1983年，參演電視劇《彎彎的石徑》。
1984年，轉業到四川人民藝術劇院任話劇演員，并開始涉足影壇；同年，在故事片《嫌疑犯》中飾演馬斌。
1986年，參演電影《草莽英雄》，飾演矢志反清的同盟會員唐彬賢。
1987年，憑借話劇《朱麗小姐》榮獲第04屆中國戲劇梅花獎話劇表演獎；在武打片《八卦蓮花掌》中飾演主人公麥耿；同年，主演電視劇《死水微瀾》榮獲了中國首屆電視藝術片最佳男演員。
1988年，主演根據王朔小說改編的電影《頑主》；同年，隨中國南極考察隊赴南極考察。在拍攝記錄南極科考的電視劇《長城向南延伸》時，遭遇巨大冰崩，他冒著生命危險炸開了浮冰，科考船成功脫困，張國立榮立集體一等功和個人二等功。
1990年，主演電影《袁氏遺產案》獲得第13屆大眾電影百花獎最佳男演員提名。
1996年，參演何群執導的電影《混在北京》，榮獲第19屆大眾電影百花獎最佳男演員；同年，參演電視劇《宰相劉羅鍋》，飾演乾隆皇帝。
1997年，主演電視劇《康熙微服私訪記》系列，奪得1998年中國電視金鷹節最佳男演員。
2000年，與劉蓓、徐帆主演馮小剛電影《一聲嘆息》，榮獲第24屆開羅國際電影節和第08屆北京大學生電影節最佳男演員；同年，主演電視劇《鐵齒銅牙紀曉嵐》系列。
2002年，執導兼主演電視劇《我這一輩子》，榮獲中國電視金鷹獎電視劇銀獎和觀眾喜愛的男演員。
2003年，參演馮小剛電影《手機》，飾演學者費墨，獲得中國電影金雞獎和大眾電影百花獎最佳男配角提名。
2004年，執導兼主演電視劇《五月槐花香》，榮獲第25屆中國電視劇飛天獎長篇電視劇二等獎和第23屆中國電視金鷹獎最具人氣男演員，同時第三次問鼎中國電視藝術雙十佳。
2005年，國立導演工作室正式更名為北京國立常升影視文化傳播有限公司，并擔任董事長。
2007年，搭檔蔣雯麗主演鄭曉龍導演的家庭倫理劇《金婚》，憑借《金婚》中“佟志”一角問鼎第16屆春燕獎頒獎典禮最佳男主角。
2009年，主演電視劇《大生活》，獲得第十屆四川電視節觀眾最喜愛的男演員；6月，擔任上影寰亞集團公司總經理；9月，零片酬主演六十華誕獻禮影片《建國大業》，飾演蔣介石。
2012年，主演馮小剛電影《一九四二》，獲得第22屆金雞百花電影節閉幕式暨第29屆中國電影金雞獎最佳男主角。
2013年9月2日，簽約華誼兄弟傳媒集團。
2014年，執導兼主演電視劇《半路父子》登陸深圳衛視、東方衛視、浙江衛視、河北衛視，劇中飾演屌絲大叔羅建軍。主持 2014年中央電視臺春節聯歡晚會。
2015年，擔任電視綜藝真人秀《我看你有戲》的導師；同時，執導參演大型戶外真人秀《咱們穿越吧》；為動畫電影《功夫熊貓3》中的平先生配音。
2016年，出任第22屆上海電視節“白玉蘭”獎電視劇評委會主席；為迪士尼皮克斯動畫工作室制作的動畫電影《海底總動員2：多莉去哪兒》配音。
2017年，主演家庭生活情感大劇《老爸當家》；同年，12月，加盟中央電視臺綜藝頻道的文博探索節目《國家寶藏》，擔任講解員。
2018年1月20日，東方衛視的相親交友節目《中國新相親》開播，張國立擔任這檔節目的主持人，為男女嘉賓當“月老”。2月15日，2018年中央電視臺春節聯歡晚會，張國立與單霽翔表演特別設計國寶回歸《絲路山水地圖》。11月2日，作為中國文藝工作者代表團成員抵達平壤順安國際機場，開始對朝鮮進行訪問。
2019年10月9日，騰訊視頻推出的親密關系真情秀《幸福三重奏》第二季公布了全體嘉賓陣容，張國立鄧婕夫婦、陳意涵許富翔夫婦、郎朗吉娜·愛麗絲夫婦將為觀眾呈現婚姻的幸福秘訣和二人世界相處的點點滴滴。10月，參加浙江衛視原創表演真人秀《我就是演員之巔峰對決》。12月4日，參加優酷出品的原創京劇元素互動推廣綜藝《青春京劇社》，擔任主持人。
2020年1月10日至12日，執導的話劇在國家話劇院劇場上演《我愛桃花》，張國立首次擔當話劇導演，1月24日，登中央廣播電視總臺春節聯歡晚會，與宋丹丹、莫文蔚、林永健、羅志祥、龍紫嵐等表演歌舞《春潮頌》。5月1日，出席央視《中國夢·勞動美——致敬勞動者五·一特別節目》中，與溫玉娟、黃軒、王鷗、尚大慶、全總話劇團共同帶來情景表演《你看！春天的花海》。8月，作為飛行嘉賓加盟浙江衛視文旅節目《還有詩和遠方·詩畫浙江篇》。9月13日，參與的情感戶外真人秀《走在回家的路上》在央視綜藝頻道(CCTV-3)播出。9月30日，參加2020央視國慶晚會《“中國夢·祖國頌”——2020國慶特別節目》，與劉雙燕、張武軍共同講述《那一刻，我看見了》。10月26日，參演的電影《風華正茂的我們》宣布開機。
2021年1月，擔任北京臺春晚召集人；2月11日，登中央廣播電視總臺春節聯歡晚會舞臺，在特別節目《國寶回家》中擔任講述人；2月12日，擔任《2021年北京廣播電視臺春節聯歡晚會》嘉賓主持人，并參與節目《相約北京》和《老友賀新春》的表演；3月21日，編劇并執導的電影《朝云暮雨》開機。4月11日，特別出演的電視劇《小舍得》播出。
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