2004年，張曉晨被《時尚》雜誌發現從而步入模特行業，先後拍攝《黑白無間》、《午後影像》 、《無因的反叛》 、《豔遇非洲》等平面大片，頻頻亮相於各類時尚雜誌。2005年，參與第六屆“黃金搭檔杯”CCTV服裝設計暨模特電視大賽，並榮獲“最佳上鏡獎”。2006年，參加東方衛視男性選秀節目《加油！好男兒》，並榮獲總決賽第八名，同時獲“最佳紳士風度獎”；同年，獲“超級盛典””最具風格新勢力獎。2007年，參演青春偶像劇《網球王子》，飾演關越；在都市愛情劇《青蛙王子》中飾演李知晨；參演愛情電影《追愛總動員》，飾演健豪；由其主演的話劇《紅與黑》上演並在該劇中飾演克羅茲諾瓦；作爲“新娛樂在線”的特派記者，赴洛杉磯參加第49屆格萊美頒獎禮的報道。2008年，客串賀歲喜劇電影《婚禮2008》，飾演一名臥軌男；錄製個人首支單曲《角色》；參演勵志話劇《奮鬥》，飾演陸濤。
2009年，參演古裝宮鬥劇《美人心計》，飾演樑王劉武。2011年，參演古裝歷史劇《水滸傳》，飾演沒羽箭張清。2012年，在古裝歷史傳奇劇《隋唐英雄1、2》中飾演宇文成都；參演青春偶像劇《成人記》，飾演宋博。 2013年，在古裝歷史傳奇劇《隋唐英雄3》中飾演楊藩；參演古裝言情電視劇《新西廂記》並飾演張珙。2014年，參演古裝搞笑電視劇《江南四大才子》，飾演正德皇帝；參演古裝愛情電視劇《蘭陵王妃》，飾演香無塵；在古裝歷史劇《大宋銅人》中飾演朵恩；參演驚悚槍戰劇《冷槍手》，飾演柴福東。
張曉晨一直活躍在電視熒幕上，在《水滸傳》、《西廂記》、《隋唐英雄傳》等古裝電視劇裏的表現得到很多觀衆的認可。張曉晨並非科班出身，演技靠日積月累，慢慢摸索，從電影、話劇再到電視劇的駕馭，張曉晨逐漸從菜鳥變成了可以橫跨電視、電影、話劇的全能小生。《新西廂記》導演路奇認爲張曉晨是中國內地既年輕、氣質又佳、演技出色的男演員，張曉晨的眼神迷人，能把“張生”演繹出“有故事”的境界。張曉晨的身上具有演員的天賦和靈性，是年輕人身上很難得見到的，每天都見他不停在練臺詞，表情眼神語氣都很到位。
