2003年 出演了都市罪案劇《愛的代價》。
2004年 應南方電視臺的要求，張頌文臨時為廣東本土情景喜劇《乘龍怪婿》成立了“表演速成班”，這是他首次擔任表演指導。
2005年 出演《乘龍怪婿》男一號賈發(fā)，從而正式出道。
2006年 出演古裝人物劇《北魏馮太后》，在劇中飾演北魏時期的宦官首領王遇。
2007年 因出演懸疑劇《第二面》而受到關注，同年出演古裝動作劇《霍元甲》，在劇中飾演霍元甲一生中最重要的摯友——精神領袖農勁蓀。
2008年 張頌文離開北京電影學院，成立了“張頌文國際表演工作室”，致力于影視表演技巧及方法派表演的研究，同年出演張紀中執(zhí)導的古裝劇《兵圣》。
2009年 出演了古裝劇《楊貴妃秘史》，在劇中飾演奸相楊國忠。12月，張頌文將工作重心轉移到大銀幕。
2010年 張頌文出演劉偉強執(zhí)導的動作電影《精武風云》，在片中飾演文仔這一角色；10月，張頌文擔任寧浩與小馬奔騰公司合辦的演員培訓班的表演指導。
2011年 張頌文主演劉偉強、錢文锜執(zhí)導的愛情電影《不再讓你孤單》。同年，與徐崢、張子楓合作主演了喜劇電影《摩登年代》，擔任電影《幸福額度》的表演指導，后與導演陳正道等一起受邀參與錄制《魯豫有約》節(jié)目。
2012年 5月，張頌文主演寧浩執(zhí)導的動作喜劇電影《黃金大劫案》。7月，與周潤發(fā)、吳鎮(zhèn)宇、黃曉明等人合作出演了年代歷史愛情電影《大上海》。8月，主演邱禮濤執(zhí)導的動作電影《葉問終極一戰(zhàn)》。
2013年 擔任孔二狗導演處女作電影《大嘴巴子》的表演指導。
2014年 張頌文與陳赫、姚星彤、常遠等人合作主演了青春喜劇電影《一路向前》。同年，與孫堅、白冰、潘霜霜等人合作主演懸疑喜劇電影《謊言大爆炸》。12月，還主演了偵探喜劇愛情電影《神探駕到》。
2015年 張頌文參演常征執(zhí)導的科幻懸疑微電影《沉默基因》。同年，參演了青春情感電影《選擇游戲》。
2016年 主演懸疑片《風中有朵雨做的云》，憑借片中“唐奕杰”一角獲得第11屆青年電影手冊年度男配角獎。
2017年 主演的劇情片《西小河的夏天》入圍第22屆釜山國際電影節(jié)“新浪潮”單元，并獲得KNN觀眾獎。
2018年 主演了諜戰(zhàn)片《蘭心大劇院》。
2019年 出演犯罪片《第八個嫌疑人》。5月4日，受邀出席第十三屆FIRST青年電影展在京舉辦啟動儀式，并擔任訓練營表演顧問。6月，出演了犯罪劇情電影《第八個嫌疑人》。11月1日，主演勵志電影《不止不休》。
2020年 張頌文領銜主演了勵志電影《老鄭飛到天上去了》。主演的家庭懸疑劇《隱秘的角落》上線 ；同年，主演犯罪動作電影《掃黑·決戰(zhàn)》。10月19日，主演了革命歷史電影《1921》。12月8日，加盟浙江衛(wèi)視綜藝節(jié)目《我就是演員》并擔任表演指導。
2022年 主演的現實主義情感劇《心居》播出；同年，憑借歷史片《革命者》中“李大釗”一角獲得電影頻道傳媒榮譽之夜最受傳媒關注男主角獎。
2023年 1月14日，領銜主演的反黑刑偵劇《狂飆》播出，在劇中飾演一個從卑微渺小的底層魚販變成了涉黑組織的頭目高啟強。4月8日，擔任第13屆北京國際電影節(jié)“天壇獎”國際委員會委員。
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