張芷溪出生于西北一 座普通的小城里。高考那年她以理科總分532的成績考入了西南民大學習英文專業(yè)，大學本科學習英文專業(yè)，并通過了TEM-4、CET-6、TEM-8等英文水平專業(yè)等級考試。后考入北京電影學院碩士研究生攻讀表演。她報考了張巍的研究生并且在100多名報考者中進入了前三名的復試。但在復試的當天她卻收到了表演系錄取的通知，原來她之前也同時報考了表演系MFA碩士，并且優(yōu)先錄取到了表演學院。

2011年，出演齊星執(zhí)導的革命戰(zhàn)爭劇《光榮大地》，在劇中飾演拾糧的妹妹拾草 ，與崔林飾演一對兄妹，這是她的首部電視劇作品，從而正式進入演藝圈 ；同年，出演富哲平執(zhí)導的劇情電影《美麗的心靈》，在片中飾演女主角小貝，這是她的首部電影作品。

2012年，出演陳浩民、林子聰、葉祖新主演的古裝神話劇《活佛濟公3》，在“天鵝夢”單元中飾演采藥女仇天鵝；同年，與鄭嘉穎、徐熙顏、戴春榮合作主演民國愛情懸疑劇《萬水千山風雨情》，在劇中一人分飾二角，分別飾演了容貌相同但命運卻大相徑庭的雙胞胎姐妹高綾音、高綾韻  ；之后，與謝霆鋒、張衛(wèi)健、王鷗合作主演青春勵志劇《下一個奇跡》，在劇中飾演美麗大方且溫柔可人的女主角梁晨，這也是她首次在影視劇中擔綱女一號 。

2013年，出演鞠覺亮執(zhí)導的古裝劇《精忠岳飛》，在劇中飾演男主角岳飛的女兒岳安娘，與黃曉明飾演一對父女；同年，與劉詩詩、吳秀波、楊雪合作主演都市情感劇《對不起愛上你》，在劇中飾演暗戀男主角佟錫林的郝姐。

2014年，與郭京飛、陳赫、王鷗合作主演都市情感劇《月供》，在劇中飾演女主角蘇小亞；同年，與宋茜、蔣勁夫、楊洋合作主演民國傳奇劇《繭鎮(zhèn)奇緣》，在劇中一人分飾二角，分別飾演了端莊優(yōu)雅、留學歸國的黃家大小姐黃夢清及黃家大太太孟卓瑤；之后，與劉愷威、鄭爽、李東學合作主演年代情感劇《抓住彩虹的男人》，在劇中飾演自幼父母雙亡、內心有著深深的自卑和不安全感的江家養(yǎng)女方菲菲 ；此外，她還出演了金世佳、楊蓉、鄧萃雯主演的古裝喜劇《美人制造》，并在劇中飾演了婉約清麗、冷峻爽利的金玉。

2015年，出演吳錦源執(zhí)導的清裝宮廷劇《寂寞空庭春欲晚》，在劇中飾演與女主角衛(wèi)琳瑯一同入宮的好姐妹畫珠 ；同年，與于毅、王勁松、曹克難合作主演諜戰(zhàn)劇《黑土熱血》，在劇中飾演身手敏捷且心思縝密的女主角蘇莎，這是她首次在影視劇中嘗試女特工的角色。

2016年，與吳秀波、劉濤、李晨合作主演古裝劇《大軍師司馬懿之軍師聯(lián)盟》，在劇中飾演魏文昭皇后、曹叡生母甄宓；同年，與李東學、高鈞賢、聶聞遠合作主演古裝探案劇《包青天》，在劇中飾演裕王趙喆的女兒、裕王府的首席謀士公孫秀。

2018年4月，主演的諜戰(zhàn)劇《天衣無縫》在橫店影視城開機。7月4日，參演的電視劇《熱血書院》播出。

在央視《開心辭典》暑期特別節(jié)目中因其得體的言談舉止、深厚的知識底蘊而被評為“才貌雙全女大學生”。張芷溪的勤奮努力以及對表演角色的精準把握給合作演員以及觀眾心中留下了深刻的印象（網易娛樂評）。