2007年1月，主演王硕执导的都市爱情剧《青蛙王子》，在剧中饰演酒窖初级评酒师李知晨；7月，参演话剧《红与黑》；8月，主演高亚麟执导爱情片《追爱总动员》，片中饰演恋爱高手健豪；11月，出演傅东育执导，秦俊杰、柏栩栩青春励志剧《网球王子》。2008年1月，客串张承执导，郭涛、陶虹主演的贺岁喜剧片《婚礼2008》。

2009年1月，与魏晨、唐笑、于莎莎共同出演话剧版《奋斗》，在话剧中饰演个性率直的北方男生陆涛；2月14日，作为《新娱乐在线》的特派记者，赴洛杉矶参加第49届格莱美颁奖礼的报道；7月，出演吴锦源执导，林心如、杨幂主演的古装传奇剧《美人心计》，剧中饰演梁王刘武；10月，出演鞠觉亮执导，张涵予、王建新主演的古装剧《水浒传》，剧中饰演水泊梁山三十六天罡星之一的没羽箭张清。

2010年3月，出演话剧《再见，我的爱人》；4月，与李晟、张嘉倪共同主演都市情感剧《离爱》，剧中饰演医学院临床医生康纵；9月，主演路奇执导的古装爱情剧《新西厢记》，在剧中饰演才华出众、用情专一的张珙；12月，出演梁辛全执导，林心如、霍建华主演的古装爱情剧《倾世皇妃》，剧中饰演闽国开国君主审知王子。

2011年4月，主演陈晓雷执导的剧情片《刺杀玫瑰》，剧中饰演钟文山；9月，与刘晓庆、陈冲共同主演古装传奇剧《隋唐英雄》，剧中饰演外号为天宝无敌大将的宇文成都。

2012年5月，主演陈正道执导的青春偶像剧《成人记》；10月，与刘恺威、张俪等人共同出演古装喜剧《江南四大才子》，剧中饰演明武宗正德帝；12月，主演网易明星微电影特别篇《我的山》。

2013年3月，出演古装传奇剧《隋唐英雄3》、《隋唐英雄4》，剧中饰演西凉将军杨藩；5月，出演元德执导，金起范、赵丽颖主演的古装爱情剧《吉祥天宝》；6月，与单薇联合主演年代谍战剧《冷枪手》，在剧中饰演共产党特战队队长柴福东；8月，出演王硕执导，何炅、付梦妮主演的互动喜剧《快乐ELIFE》；9月，出演叶昭仪执导，张含韵、彭冠英主演的古装爱情剧《兰陵王妃》，剧中饰演善于易容术的香无尘；11月，主演冯哲执导的古装传奇剧《神医安道全》，剧中饰演心狠手辣、不择手段的金朝密使朵恩。

2014年1月，出演冯喆执导，耿乐、蒋林静主演的抗战剧《我把忠诚献给你》；3月，主演李翰涛执导的古装传奇剧《隋唐英雄5》，剧中饰演阴险很辣的武三思；4月与潘粤明、杜海涛联合主演青春片《怒放之青春再见》，片中饰演酒吧的艺术总监郑天亮；5月，出演路奇执导，黄海冰、罗嘉良主演的抗战剧《东方战场》；9月，与杨洋、李易峰等人共同出演悬疑冒险剧《盗墓笔记》，剧中饰演解家的少当家解雨臣。

2015年2月，出演程力栋执导，林更新、林允儿主演的古装玄幻剧《武神赵子龙》；3月，张晓晨作为80后慈善公益明星代表出席第五届明星公民颁奖盛典；8月，与郑爽、刘恺威等人合作出演古装剧《寂寞空庭春欲晚》；9月，出演曹盾执导，黄轩、窦骁、周一围主演的古装玄幻剧《九州·海上牧云记》，在剧中饰演邺王牧云栾绝顶聪明的二儿子牧云德；10月，与刘娜萍联合主演古装悬疑侦探剧《绝命卦师》，在剧中饰演、外表帅气、法力高强的小道士天目瞳；11月，与王传君、吴倩合作拍摄古装魔幻喜剧《大仙衙门》；12月，受邀出席巴黎时装周观看品牌秋冬巴黎男装秀。

2016年6月，与魏大勋、文咏珊等联袂主演穿越爱情偶像剧《相爱穿梭千年2：月光下的交换》，剧中饰演赫赫有名的黑帮少主姜世凯；9月，与孙怡、钟汉良、马天宇合作拍摄现代情感剧《凉生，我们可不可以不忧伤》，剧中饰演凉生同父异母的亲生哥哥陆文隽；11月5日，作为行走的力量行者嘉宾出席东申童画主办的“禅LIVE——行走的力量X狂禅live展演”活动；11月28日，张晓晨受邀出席“时尚先生20周年创刊派对” 。

2017年6月，与陈坤、倪妮等联袂主演古装传奇剧《天盛长歌》，剧中饰演傲骨铮铮的金狮世子赫连铮；5月，与陈坤、万茜共同主演年代谍战剧《脱身》，在剧中饰演敢爱敢恨的飞行员巫云甫；12月，张晓晨出席时尚家居年度大赏，获得“新风尚人物“。

2018年1月23日，出席精美2018FEIA颁奖盛典，并获得年度风尚偶像演员；3月，与韩庚、王晓晨共同出演爱情都市剧《爱我，你敢吗？》，剧中饰演钢琴艺术家萧牧。