2000年張定涵和陳寶國(guó)、何賽飛、斯琴高娃等合作，出演了演藝生涯的第一部戲《大宅門(mén)》，飾演白佳莉一角。

2003年，搭檔賈一平主演劇情片《大地起舞》，而這也是張定涵的首部電影作品；隨后，她還出演了高群書(shū)執(zhí)導(dǎo)的現(xiàn)代反腐劇《1.2億》，同年12月，參演《楊門(mén)虎將》，與蘇有朋、蔡琳、趙雅芝、狄龍、等演員合作，飾演溫柔可愛(ài)，心靈手巧的楊楚楚。

2004年，張定涵與寇世勛主演的電視劇《夢(mèng)醒漓江》（又名別在夢(mèng)醒之前離開(kāi)我）播出；7月，與馬景濤、寧?kù)o、胡靜合作出演古裝神話(huà)劇《魔界之龍珠》，飾演活潑可愛(ài)，古靈精怪的富家小姐上官飛燕。

2005年12月，與孫紅雷、寇世勛合作出演年代抗戰(zhàn)劇《刀鋒1937》播出，飾演女主角虞家茵。

2007年，張定涵出演了現(xiàn)代劇《非親父子》，劇中和杜志國(guó)、杜淳父子，潘虹，張鐸等演員合作，飾演愛(ài)恨分明的女主角王若瑄，這部劇是中國(guó)首部倫理懸疑劇。

2009年4月，出演由王小康執(zhí)導(dǎo)，和李宗翰，涓子，何建澤等合作的電視劇《婚后三十年》，張定涵出演性格潑辣，個(gè)性爽朗，刁蠻驕橫的女一號(hào)蘇蕾，12月張定涵出演導(dǎo)演康寧執(zhí)導(dǎo)的《那些年那些事》中溫文爾雅、秀麗大方的美女知青韓可可。 

2010年，張定涵出演黑幫抗日劇《斷箭》，飾演女一號(hào)上海黑幫老大的女兒龍美君。9月，在賴(lài)水清執(zhí)導(dǎo)的年代愛(ài)情劇《再見(jiàn)艷陽(yáng)天》中飾演軍中護(hù)士丁敏  。

2012年7月，與鐘漢良、陳楚河、張檬合作主演古裝武俠愛(ài)情劇《天涯明月刀》在湖南衛(wèi)視播出，在劇中飾演武林第一女諸葛，云天之巔的妙風(fēng)使者明月心。

2013年，張定涵出演翻拍劇《新甘十九妹》女一號(hào)，甘十九妹。

2014年，在范冰冰、張豐毅、李治廷主演的古裝傳奇劇《武媚娘傳奇》中，張定涵一人飾演兩個(gè)不同類(lèi)型的角色，一個(gè)是賢良淑德，高貴大氣的長(zhǎng)孫皇后，另一個(gè)則是小家碧玉，楚楚動(dòng)人的鄭婉言。

2015年7月28日，與陳志朋領(lǐng)銜主演的愛(ài)情喜劇片《等愛(ài)歸來(lái)》上映，在片中飾演聰明勇敢的文物鑒定家李晉楠。

2016年，與孫堅(jiān)、何琢言、海峰合作出演諜戰(zhàn)劇《守衛(wèi)者》，飾演國(guó)安局偵查處副處長(zhǎng)景蕓。

2017年2月23日，參加鳳凰網(wǎng)直播欄目《大咖駕到》的錄制。隨后，與徐少?gòu)?qiáng)，李抒航合作出演古裝愛(ài)情片《香君訣》。5月，與許亞軍、王琳合作主演都市情感劇《小重逢》，在劇中飾演甜美可人的美食節(jié)目主持人田天。

2018年2月25日，憑借《片甲不留》獲得第九屆國(guó)際華語(yǔ)電影節(jié)金龍獎(jiǎng)最具潛力女演員。

2013年10月8日，張定涵與演員王志飛結(jié)婚。

2015年4月24日，張定涵與演員王志飛的女兒出生。

2011年11月12日晚，由中國(guó)MBA聯(lián)盟發(fā)起舉辦“清聽(tīng)·愛(ài)”慈善拍賣(mài)晚會(huì)在京舉行，張定涵被授予“愛(ài)心大使”稱(chēng)號(hào)。

2013年5月27 日，由中華少年兒童慈善援助基金會(huì)及少年華語(yǔ)榜樣明星名人會(huì)共同主辦的“525公益英雄盛典”在京舉行，張定涵及甘薇、陳廷嘉、導(dǎo)演賴(lài)水清、制片人吳敦發(fā)起的公益機(jī)構(gòu)已經(jīng)成立，將專(zhuān)注于救助聾兒。

2014年8月2日，公益活動(dòng)“愛(ài)讓夢(mèng)想綻放”于在昌平區(qū)舉辦，張定涵、王志飛夫妻二人及圈中好友姜宏波、陸劍民、金波、金一帆等共同出席，張定涵、王志飛夫妻以公益的方式度過(guò)了一個(gè)特別的七夕節(jié)。

張定涵在明月心出場(chǎng)時(shí)的驚艷，在“鏟雪大會(huì)”時(shí)展現(xiàn)出的睿智冷靜、機(jī)謀深蘊(yùn)很到位，她可以能夠吃定這個(gè)角色，除了她的經(jīng)驗(yàn)長(zhǎng)相外，最厲害的一點(diǎn)就是說(shuō)她接了電話(huà)到了現(xiàn)場(chǎng)，來(lái)不及看劇本，只要幫她將這個(gè)角色，就硬上了。她一個(gè)禮拜沒(méi)睡覺(jué)，一邊拍一邊看劇本（賴(lài)水清評(píng)價(jià)）。

張定涵在電視劇《斷箭》中飾演龍美君，在她的細(xì)膩演繹下，龍美君這位巾幗梟雄充滿(mǎn)了知性、彪悍、剛烈的美，而張定涵這位外貌與演技俱佳的演員，以她的魅力，完成了她演藝道路上的一次飛躍（新浪網(wǎng)評(píng)）。

張定涵在古裝劇《武媚娘傳奇》中一改往日“俠女形象”，其造型盡顯大唐古典佳人國(guó)色天香，她詮釋的長(zhǎng)孫皇后賢良淑德，高貴大氣與小家碧玉，楚楚動(dòng)人的鄭婉言?xún)蓚�(gè)角色，張定涵嫻熟的演技將這兩個(gè)人物完美的表現(xiàn)出來(lái)，令人稱(chēng)贊（騰訊娛樂(lè)）。

張定涵在一組時(shí)尚瀟灑寫(xiě)真中，嘗試牛仔風(fēng)格裝扮，身穿白色背心及牛仔短裙，露出性感鎖骨和修長(zhǎng)美腿，玲瓏有致的身材外搭寬松牛仔襯衫，鉚釘元素增添時(shí)尚感，飄逸的黑色長(zhǎng)發(fā)展現(xiàn)出率性灑脫的女性新魅力。灑脫干練的氣質(zhì)中展現(xiàn)出張定涵對(duì)生活的憧憬和十足的干勁，也向大家展現(xiàn)了她隨性帥氣的一面（鳳凰網(wǎng)評(píng)）。