1980年，童年時(shí)期的張震參演了由宋項(xiàng)如執(zhí)導(dǎo)，胡慧中主演的愛(ài)情電影《三角習(xí)題》 ?。

　　1991年，15歲的張震出演了由楊德昌執(zhí)導(dǎo)的愛(ài)情片《牯嶺街少年殺人事件》 ?，在片中飾演沉默寡言但倔強(qiáng)的主人公小四兒，并憑借該片提名第28屆臺(tái)灣電影金馬獎(jiǎng)最佳男主角 ?。

　　1996年，再次與楊德昌導(dǎo)演合作，出演其執(zhí)導(dǎo)的喜劇片《麻將》 ?；8月23日，發(fā)行個(gè)人首張EP《張震就是張震》；12月31日，發(fā)行首張專輯《一走了之》，其中收錄了插曲《真相大白》、《無(wú)法逃避》等在內(nèi)的十首歌曲。

　　1997年，與張國(guó)榮、梁朝偉合作出演由王家衛(wèi)執(zhí)導(dǎo)的文藝片《春光乍泄》 ?，在片中飾演周游世界的臺(tái)灣青年張宛，并憑借該片提名第17屆香港電影金像獎(jiǎng)最佳男配角 ?。

　　2000年，與周潤(rùn)發(fā)合作出演由李安執(zhí)導(dǎo)的武俠動(dòng)作片《臥虎藏龍》，飾演直爽深情的羅小虎，并憑借該片提名第20屆香港電影金像獎(jiǎng)最佳男配角 ?。

　　2001年，在愛(ài)情片《愛(ài)你愛(ài)我》中飾演男主角Feng ?。2002年，張震主演了由劉鎮(zhèn)偉執(zhí)導(dǎo)，王家衛(wèi)監(jiān)制的愛(ài)情喜劇片《天下無(wú)雙》，在片中飾演正德皇帝朱厚照 ?。

　　2003年，與梁朝偉、楊千嬅合作主演了愛(ài)情片《地下鐵》，在片中飾演普通的上班族阿杰 ?。2004年，與梁朝偉、鞏俐合作出演由王家衛(wèi)執(zhí)導(dǎo)的劇情片《2046》，在片中飾演一個(gè)樂(lè)團(tuán)鼓手 ?；12月30日，張震與小羅伯特·唐尼主演的愛(ài)情片《愛(ài)神》上映，他在片中飾演作學(xué)徒的張裁縫 ?。

　　2005年，與舒淇合作出演了由侯孝賢執(zhí)導(dǎo)的愛(ài)情片《最好的時(shí)光》，而該片則入圍了法國(guó)戛納國(guó)際電影節(jié)競(jìng)賽單元，張震個(gè)人也憑借該片角逐最佳男主角，并提名第42屆臺(tái)灣電影金馬獎(jiǎng)最佳男主角 ?。

　　2006年，主演蘇照彬執(zhí)導(dǎo)的科幻驚悚片《詭絲》，飾演憂郁的警探葉起東 ?；同年，主演田壯壯執(zhí)導(dǎo)的劇情片《吳清源》，飾演圍棋大師吳清源 ?，張震為了該片專門學(xué)習(xí)日文與圍棋，他還憑借該片提名第43屆臺(tái)灣電影金馬獎(jiǎng)最佳男主角，角逐意大利羅馬電影節(jié)競(jìng)賽單元最佳男主角 ?，并在2008年第三屆大阪電影節(jié)上獲得最佳男主角獎(jiǎng)，成為大阪電影節(jié)上首位獲獎(jiǎng)的華人演員 ?。

　　2007年4月26日，張震主演的劇情片《呼吸》在韓國(guó)上映，他在片中挑戰(zhàn)出演無(wú)任何臺(tái)詞的角色，飾演了性格暴烈、因自殺未遂而失去了說(shuō)話能力的死囚張真。而該片則由金基德執(zhí)導(dǎo)并入圍了第60屆戛納國(guó)際電影節(jié)主競(jìng)賽單元 ?；同年，與吳彥祖、劉燁合作出演了動(dòng)作片《天堂口》，在片中飾演外表冷酷無(wú)情但實(shí)際情感豐富的殺手馬克 ?。

　　2008年，張震主演了由吳宇森執(zhí)導(dǎo)的戰(zhàn)爭(zhēng)片《赤壁》系列，飾演優(yōu)柔寡斷的孫權(quán) ?；同年，在徐克執(zhí)導(dǎo)的驚悚片《深海尋人》中飾演精神病患者Simon ?。

　　2009年1月7日，張震主演的戰(zhàn)爭(zhēng)歷史片《赤壁（下）》上映，并憑借該片提名第29屆香港電影金像獎(jiǎng)最佳男配角。而隨著電影的完結(jié)，該系列電影的總票房達(dá)5.8億 ?；同年，在愛(ài)情片《藍(lán)色矢車菊》中飾演留學(xué)歸來(lái)的富家公子威廉 ?；同年，張震參與功夫電影《一代宗師》的拍攝，并跟隨八極拳第八代傳人王世泉學(xué)習(xí)內(nèi)家拳法 ?。

　　2010年，主演喜劇片《財(cái)神到》飾演鋼琴師程雨 ?。2011年6月15日，張震參演的建黨90周年獻(xiàn)禮片《建黨偉業(yè)》上映，他在片中飾演蔣介石 ?。

　　2012年11月29日，張震主演的歷史戰(zhàn)爭(zhēng)片《王的盛宴》上映，飾演生逢亂世卻心思單純的韓信 ?；同年，參演劇情片《昨日的記憶》，與隋棠在片中飾演一對(duì)無(wú)緣的情侶 ?。

　　2013年1月8日，張震主演的動(dòng)作劇情片《一代宗師》上映，他在片中飾演性格豪邁熱血的一線天 ?；同年，在李芳芳編劇并執(zhí)導(dǎo)的戰(zhàn)爭(zhēng)愛(ài)情片《無(wú)問(wèn)西東》中飾演張果果 ?。

　　2014年8月7日，張震主演的古裝武俠片《繡春刀》上映，他在片中飾演述職錦衣衛(wèi)卻不得志默默無(wú)名的沈煉，而張震個(gè)人則憑借該片提名第51屆臺(tái)灣電影金馬獎(jiǎng)最佳男主角 ?。

　　2015年1月8日，張震主演的《一代宗師》3D版于中國(guó)內(nèi)地上映 ?；同年，張震登上羊年春晚，并表演武術(shù)節(jié)目《江山如畫》 ?；4月30日，其主演的動(dòng)作片《赤道》上映，飾演國(guó)際頭號(hào)通緝犯金燾年 ?；7月2日，張震主演的由陳凱歌執(zhí)導(dǎo)的奇幻冒險(xiǎn)喜劇片《道士下山》上映，他在片中飾演深藏不露的宗師級(jí)高手查老板；8月27日，其主演的古裝動(dòng)作片《刺客聶隱娘》上映，飾演性情暴虐多變、內(nèi)心復(fù)雜的田季安 ?。

　　2016年，主演武俠動(dòng)作片《繡春刀·修羅戰(zhàn)場(chǎng)》，飾演北鎮(zhèn)撫司錦衣衛(wèi)沈煉 ?；9月，出演陳哲藝執(zhí)導(dǎo)的《金馬53》年度廣告 ?；11月，與廖凡、倪妮合作出演了冒險(xiǎn)電影《雪暴》 ?。