2000年，參演首部電視劇《天網(wǎng)情網(wǎng)》。2005年，參演中央戲劇學(xué)院2002級(jí)表演系本科班的畢業(yè)作品《圖蘭朵》，飾演卡拉夫王子，憑借話劇《圖蘭朵》獲得國際戲劇節(jié)表演教學(xué)研討會(huì)與演出展“優(yōu)秀表演獎(jiǎng)”。
2006年，在吳君如主演的電視劇《天下第一媒婆》中飾演慕容明珠2007年9月，參演賈一平、馬伊琍主演的都市情感偶像劇《幸福在哪里》
2008年7月，主演的話劇《誰愛誰愛誰誰》在人藝實(shí)驗(yàn)劇場(chǎng)上演，并演出17場(chǎng)，張博在劇中一人分飾多角，該劇入圍2008星光大典年度舞臺(tái)劇單元；主演海巖電視劇《舞者》在湖南衛(wèi)視播出，張博飾演谷子。
2010年，參演高希希執(zhí)導(dǎo)的電視劇《三國》，憑借孫權(quán)一角獲得搜狐夏季電視劇互聯(lián)網(wǎng)盛典最佳男新人獎(jiǎng)；參演張豐毅主演電視劇《孫子大傳》，飾演勾踐 ；在電視劇《蒼穹之昴》里飾演光緒。
2011年6月，與徐帆、陳小藝、胡軍主演電視劇《青春四十》，與徐帆在劇中有一段“姐弟戀”。
2013年4月13日，與譚凱、李泰蘭等主演的劉心剛編劇并執(zhí)導(dǎo)的講述民航人成長(zhǎng)故事的電視劇《云上的誘惑》登陸湖南衛(wèi)視播出，張博飾演機(jī)械師羅匡；6月，出演的電視劇《戰(zhàn)雷》在北京、安徽、云南、深圳四大衛(wèi)視播出，飾演男一號(hào)排雷英雄“高等”。
2014年，與秋瓷炫、鞏錚主演的民國苦情劇《秀秀的男人》于浙江衛(wèi)視播出，飾演身世坎坷、重情重義的殺手石海生；6月10日，連同黃覺、周顯欣、潘之琳等主演的劉心剛執(zhí)導(dǎo)的電視劇《金戰(zhàn)》在北京衛(wèi)視、浙江衛(wèi)視上星播出。
2015年4月2日，搭檔閆妮合作主演的《王大花的革命生涯》在央視一套播出；5月5日，《坐88路車回家》于山東衛(wèi)視、遼寧衛(wèi)視播出，張博接地氣表演引共鳴；7月25日，與蔣夢(mèng)婕等主演的《絕命追蹤》在重慶衛(wèi)視、云南衛(wèi)視上星播出；10月16日，張博主演的《巨浪》于北京衛(wèi)
2016年，38集抗日動(dòng)作懸疑劇《戰(zhàn)寇》播出，張博飾演特戰(zhàn)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)陳宇。參演電視劇《喬家大院》續(xù)集《喬家大院之光明之路》。
2017年2月，搭檔邢佳棟等出演的古裝歷史劇《大秦帝國之崛起》登陸央視一套黃金檔播出，飾演第一男主角嬴稷；12月18日，搭檔黃曉明、劉昊然等主演的古裝劇《瑯琊榜之風(fēng)起長(zhǎng)林》在北京衛(wèi)視和東方衛(wèi)視播出，他在劇中飾演禁軍大統(tǒng)領(lǐng)荀飛盞；同年，搭檔車曉、蔣依依等主演超級(jí)網(wǎng)劇《謎·途》，飾演男主黎一。
2019年11月25日，與黃曉明、譚卓等合作主演的現(xiàn)代都市題材網(wǎng)臺(tái)劇《危機(jī)先生》在成都開機(jī)。
2020年1月31日，與黃曉明、蔡文靜等演唱的公益歌曲《我們一定會(huì)勝利》發(fā)布。
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