2009年7月，与罗震环以组合的形式参加旅游卫视歌唱选秀节目《可爱多麦克达人甜蜜派》的比赛。

2010年，出演李少红执导的古装剧《红楼梦》，在剧中饰演擅唱小旦的忠顺王府戏班名角蒋玉菡，这是他的首部电视剧作品，从而正式进入演艺圈。

2011年，与李晟、海陆、李佳航合作主演古装爱情喜剧《新还珠格格》，在剧中饰演温润如玉且带有几分霸气的五阿哥爱新觉罗·永琪；同年，与赵文瑄、余少群、张卫健合作主演古装传奇剧《隋唐英雄》，在剧中饰演人称“冷面寒枪俏罗成”、精通枪法的隋唐十八杰之一的罗成；此外，他还获得了“辽宁时尚盛典”年度风尚人气新星奖。

2012年1月，凭借电视剧《新还珠格格》获得“第6届腾讯星光大典”最佳年度影视男新人奖；随后，出演海陆、高梓淇、万茜主演的家庭伦理剧《我家有喜》，在剧中饰演自恋又自负的男艺人路安迪；同年，与李晟、朱镇模、姚元浩合作主演都市情感悬疑剧《花非花雾非雾》，在剧中饰演帅气多金且擅长弹奏钢琴的男主角齐飞。

2013年，出演王响伟执导的古装传奇剧《隋唐英雄3》，在剧中饰演罗成的长子、大唐扫北元帅罗通；随后，与黄宗泽、戚薇、马天宇合作主演古装悬疑探案剧《少年神探狄仁杰》，在剧中饰演家境清贫且满腹经纶的寒门书生李润楠；同年，与李晟合作主演爱情微电影《笑女孩与傻男孩》；同年12月12日，推出首张个人同名专辑《张睿》，收录了包括《谁先得到幸福》、《爱你断了翅膀》等在内的10首歌曲；此外，他还担任了四川卫视户外真人秀节目《两天一夜》的主持人。

2014年1月1日，在北京举行“超人计划”演唱会；同年4月28日，获得“MusicRadio中国TOP排行榜”内地年度最受欢迎新人奖；同年，与韩雪、王建福、杨了合作主演都市爱情偶像剧《幸福如此简单》，在剧中饰演阳光帅气且幽默风趣的男主角刘洋，这是他首次在影视作品中尝试律师的角色。

2015年，与宁静、吕良伟合作主演古装剧《英雄诀》（原名《永乐传奇》），在剧中饰演书生气十足、温文尔雅且没有政治野心的建文帝朱允炆，这也是他首次在影视作品中尝试皇帝的角色；同年，与杨蓉、郑凯、夏花合作主演都市时尚励志剧《明天你好》，在剧中饰演草根出身且怀有远大创业梦想的男主角孙梦翔；之后，与李光洁、倪大红、金星合作主演革命剧《林海雪原》，在剧中饰演代号“203”的剿匪小分队队长少剑波。

2016年3月10日，其主演的都市情感剧《爱的阶梯》在江苏卫视首播，而他在剧中则饰演了为人诚恳、事业有成的男主角张皓天；同年5月23日，其主演的古装武侠剧《仙剑云之凡》在湖南卫视首播，而他在剧中则饰演了老实温和、有孝心的祝有涯；同年，与高洋、徐璐、徐海乔合作主演古装玄幻剧《墨客行》，在剧中饰演机智幽默、自由洒脱、沉稳中带着狡黠的男主角吴道子；之后，主演邵警辉执导的古装传奇剧《独步天下》，在剧中饰演温润如玉、和善隐忍且骁勇善战的和硕贝勒爱新觉罗·代善；同年12月，获得“新势力大典”年度星秀影视偶像演员奖。