2000年，張譯所在的戰友文工團開始排演《士兵突擊》的話劇版《愛爾納·突擊》。他做了長達三年的場記工作，讓他對《士兵突擊》的理解和感情已非一般人能比。“三年的場記加上三年的等待，總共六年，一直到2006年電視劇《士兵突擊》開拍。當兵十年，張譯跑了十年龍套。除了自己熱愛的“主業”表演外，張譯還有很多“副業”愛好：錄廣播劇、寫劇本。2004年，張譯寫的短劇劇本《文小姐·武將軍》沒被團里通過，卻意外地發表在了《劇本月刊》 ?。

　　2006年12月24日，與王寶強、陳思成、段奕宏主演的電視劇《士兵突擊》在中國首播 ?。

　　2008年9月22日，與王千源、閆妮、李明啟主演的《三七撞上二十一》在大連拍攝，由導演馬小剛執導 ?。

　　2009年3月5日，與段奕宏、張國強、邢佳棟主演的電視劇《我的團長我的團》在中國首播 ?。9月19日，與廖凡、李晨、楊爍主演的電視劇《生死線》在中國首播，該劇改編自蘭曉龍的最新暢銷戰地小說《生死線 ?》，并且由2008年兩部最震撼人心的電視劇《士兵突擊》與《闖關東》的主創班底攜手創作 ?。

　　2010年11月13日，與沈傲君、王媛可主演的電視劇《兵團歲月》中國首播 ?。2010年主演電視劇《槍聲背后》上映。

　　2011年1月1日，與陳寶國、馮遠征主演的電視劇《鋼鐵年代》在中國首播 ?。5月17日，與潘雨辰主演的電視劇《雪花那個飄》在中國首播 ?。6月15日，參與拍攝的電影《建黨偉業》在中國首播 ?。12月5日，張譯、潘虹、張歆藝主演的電視劇《新上門女婿》在中國首播 ?。12月10日，與陳思成、李晨、楊冪主演的電視劇《北京愛情故事》在北京開機 ?。

　　2012年1月18日，主演的電視劇《北京愛情故事》在中國首播，飾演劇中角色石小猛。4月23日，與黃曉明、張歆藝主演的電影《匹夫》在中國首映 ?。4月25日，與王珞丹主演的電影《老人愿》在中國首映。7月6日，參與拍攝的電影《搜索》在中國首映 ?。11月10日，主演的電視劇《溫州一家人》在中國首播，飾演劇中角色周麥狗 ?。

　　2013年1月29日，參與拍攝的電影《憤怒的小孩》在中國首映；2013年2月10日，參與拍攝的電影《越來越好之村晚》在中國首映 ?。8月，由導演杜軍執導 ?，張譯、高露、戰菁一、李博主演的電視劇《好男兒之情感護理》 ?在威海殺青 ?。9月2日，與海清主演的電視劇《抹布女也有春天》在中國首播 ?。9月14日，與孫儷主演的《辣媽正傳》在中國首播 ?。

　　2014年3月，張譯同陳喬恩、蔡明主演都市家庭輕喜劇《嫁個老公過日子》 ?。4月2日，出席了打拐題材電影《親愛的》在清華大學舉行的開機發布會，該片由陳可辛執導，張譯與趙薇、黃渤、佟大為、郝蕾共同主演2014年9月26上映 ?，同年該片于威尼斯電影節展映，張譯作為主演之一亮相電影節紅毯 ?。10月1日，參與拍攝由湯唯、馮紹峰、王志峰主演的電影《黃金時代》中國首映 ?。

　　2015年1月，與劉燁、譚卓主演的電影《追兇者也》在東川開機拍攝，由導演曹保平執導 ?。3月，由張譯主演的都市輕喜劇《好男兒之情感護理》在中央電視臺影視劇頻道首播 ?。3月16日，正式加入導演賈樟柯執導的電影《山河故人》拍攝 ?，本片澳洲、山西多地取景，合作主演趙濤、張艾嘉等 ?，該片入圍第68屆戛納國際電影節主競賽單元。4月，主演由何平導演執導電影《回到被愛的每一天》正式開機拍攝。同時，出演由六六編劇余淳執導電視劇《女不強大天不容》，與海清、杜淳、陳小藝共同主演。

　　2015年5月20日，《山河故人》作為第68屆戛納電影節主競賽單元影片全球首映，張譯作為主演出席當日首映紅毯和新聞發布會 ?。9月，張譯作為電影《回到被愛的每一天》《山河故人》主演、《老炮兒》參演演員參加第40屆多倫多國際電影節 ?。9月19日，張譯憑借電影《親愛的》獲得第30屆中國電影金雞獎最佳男配角獎 ?。

　　2016年，參演由路陽執導、寧浩監制得電影《繡春刀·修羅戰場》 ?。