2005年，参演首部电视剧《玉卿嫂》，正式进入演艺圈。2006年，参演电视剧《真情无限之继母》，饰演阿凡；同年自导自演话剧《和空姐同居的日子》。

2007年，参演话剧《艳遇》。2008年3月-2010年3月，与刘烨、袁泉联袂主演由孟京辉执导的话剧《琥珀》。

2011年，与蒋雯丽、邬君梅、梁静联袂主演都市情感电视剧《女人帮》，饰演从国外回来的都市型男叶平。

2012年5月，参与拍摄女性励志剧《娘要嫁人》，饰演才华横溢、富有情调的文艺青年戴世亮；9月，主演

年代戏《乱世书香》，饰演温和儒雅，心地善良徐书成。

2013年3月29日，参演的喜剧电影《厨子戏子痞子》在全国上映；4月，在张涵予、刘烨、黄渤主演的电视剧《火线三兄弟》中饰演手段狠辣的特高课课长高木，该剧自4月27日登陆北京电视台影视频道后，单集最高收视逼近七个点，平均收视率接近六个点，获得北京地区同时段收视冠军。

2014年3月，主演的都市情感喜剧《一仆二主》在东方、深圳、山东、陕西四大卫视首播，剧中张鲁一饰演极品博士男齐建军。2014年10月四大卫视联播的《红色》则让张鲁一尝到了走红的滋味，扮演低调、内敛、谦卑的隐形男徐天，看似文弱，实际身怀绝技却藏身弄堂大隐于市，颠覆以往抗日主旋律电视剧主角匪气形象。而同时开播的《谈判冤家》中，张鲁一转身成为了海归总裁，带给人不同以往的感觉。

2015年，张鲁一还将有三部作品与大家见面。分别是刘进导演的《我的老婆大人是八零后》，路奇导演的《东方战场》与高希希导演的《马上天下》。主演谍战大戏《麻雀》。