2002年，張子萱以平面模特身份出道，之后的九年時間張子萱主要擔(dān)任《瑞麗》等時尚雜志的平面模特，與此同時張子萱也擔(dān)任了五月天、馬天宇等歌手音樂錄影帶的女主角，以及參與了一些廣告的拍攝。
2011年，張子萱出演了個人的首部戲劇作品，她與文章、白百何、王耀慶共同出演了由鮑鯨鯨同名作品改編的愛情電影《
失戀33天》，并在片中飾演了貪慕虛榮的拜金女李可，張子萱也憑借在本片中的不俗表現(xiàn)獲得了第31屆大眾電影百花獎最佳新人和第49屆臺灣電影金馬獎新演員兩項提名。
2012年，張子萱又與殷桃、趙子琪、祖峰合作出演了時尚都市劇《時尚女編輯》，劇中張子萱飾演了真實不做作的比較女孩伊娜；同年，張子萱還與彭冠英搭檔主演了愛情微電影《真愛指南針》，并在劇中飾演了女主角李夢。
2013年，張子萱與文章、馬伊P、朱佳煜共同出演了都市情感劇《小爸爸》，劇中張子萱飾演了向往純凈如水般愛情的美麗女孩姍姍；隨后；張子萱又與楊冪、余文樂、金范共同出演了青春勵志劇《微時代之戀?初戀篇》，并在劇中飾演了丁小柔；同年，張子萱又與彭冠英、遲佳、張鈞涵合作主演了愛情懸疑網(wǎng)絡(luò)劇《
我叫郝聰明》，張子萱在劇中飾演了樂觀甜美的女主角郝聰明；此外，張子萱還與倪妮、井柏然、劉雅瑟共同出演了勵志愛情電影《
等風(fēng)來》。
2014年，張子萱先是與劉愷威、張儷、吳建飛合作出演了根據(jù)現(xiàn)代小說《一念路向北》改編的都市愛情劇《一念向北》，張子萱在劇中飾演了高貴冷傲的伍鶯鶯；之后，張子萱又在與肖順堯、黃一琳、彭冠英聯(lián)袂主演的青春愛情劇《將愛之因為愛情》中飾演了女主角陳意心；在與白百何、陸毅、江疏影、趙子琪合作主演的情感勵志劇《
長大》中飾演了高冷學(xué)神白曉菁；同年，張子萱還與文章、白百何、許凝共同出演了網(wǎng)絡(luò)賀歲劇《潘咳占恰罰揮肽吣蕁⑴磧陘獺⑽撼苛袂主演了根據(jù)九夜茴同名網(wǎng)絡(luò)小說改編的校園青春片《匆匆那年》；同年6月，張子萱獲得了風(fēng)尚志雜志主辦的愛是最美的風(fēng)尚明星盛典明星風(fēng)尚榜樣獎；同年8月，張子萱又與陳赫、王傳君、姜妍聯(lián)袂出演了古裝探案喜劇《醫(yī)館笑傳》，并在劇中飾演了活潑可愛卻有些小任性的醫(yī)館大小姐陳安安。
2015年，張子萱與白百何、吳彥祖等人合作出演了愛情勵志喜劇《
滾蛋吧！腫瘤君》；同年，張子萱還客串出演了土豆網(wǎng)自制的都市網(wǎng)絡(luò)劇《野獸派花店》。
