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》，在片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》，在片中饰演韩松。

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；同年，其主演的《复合大师》播出。

2019年6月11日，凭借《独家记忆》番外三部曲获得上海国际电影电视节暨互联网影视精品盛典网络电影年度男演员奖。