2007年，张超报名参加东方卫视《加油！好男儿》的比赛，获得全国总决赛第五名、最具绅士风度奖，赛后推出个人翻唱单曲《香奈儿》，收录于《好男儿站出来2》合辑中；8月27日，推出首支个人单曲《指引》。

2008年，出演首部电视剧《网球王子》，在剧中饰演石毅，并为该剧演唱插曲《肩膀》。

2009年，出演青春励志剧《网球王子2》（又名《加油网球王子》），在剧中饰演石毅；同年，推出个人原创单曲《我的小宇宙》。

2010年，出演首部电影《人在囧途》，在剧中饰演弹吉他的文艺男青年大伟。

2011年，客串都市情感剧《爱情公寓第二季》，在剧中饰演时尚造型师Neo；11月17日，首张个人音乐专辑《假的》正式发行；12月9日，受邀出席“2011年度大赏”颁奖礼，并获得“年度潜质男歌手奖”。

2012年，获得第十九届东方风云榜“东方新人奖”；同年，获得雪碧音乐排行榜“内地年度新人奖”。

2013年，与陈思诚、包贝尔合作主演公路喜剧电影《一路顺疯》，在剧中饰演崔警官的儿子崔一；同年，与包贝尔、詹瑞文、杜沁怡合作主演电影《临终囧事》，在剧中饰演韩松。

2014年，出演改编自金庸同名小说的古装武侠剧《神雕侠侣》，在剧中饰演武三通和武三娘的大儿子武敦儒。

2015年，与吴亦凡、王丽坤、徐静蕾、黄立行合作主演纯爱电影《有一个地方只有我们知道》，在剧中饰演男二号罗季。

2015年，与李晓峰、张瑶、屈菁菁合作主演爱情喜剧电影《爱之初体验》，在片中饰演男一号田小野；随后，与阮经天、Angelababy合作主演陈果执导的爱情悬疑电影《谋杀似水年华》，在片中饰演女主角田小麦的未婚夫盛赞；同年，与韩庚、唐嫣合作主演爱情电影《大话西游3》，在片中饰演牛魔王；之后，与范伟、殷桃、梁霆炜合作主演的抗日电影《不成问题的问题》，在片中饰演秦妙斋，这也是他首次出演黑白题材的电影。

2016年，与韩东君、胡冰卿、归亚蕾合作主演青春偶像奇幻剧《重返二十岁》，在剧中饰演音乐总监谭子明。

2017年，凭借《不成问题的问题》获得第20届上海国际电影节-电影频道传媒关注单元最受传媒关注男配角奖。11月21日，参演的电影《不成问题的问题》上映。

2018年7月5日，主演的青春都市奇幻剧《重返20岁》上线。