震14岁主演第一部电影《牯岭街少年杀人事件》，他与父亲、哥哥在该片中一同演出。张震亦正亦邪、成熟中略带孩子气的特质，为其个人风格特色。参演电影《卧虎藏龙》期间，张震学习维吾尔族语和骑马，以求最佳演出效果。此外，张拍摄王家卫执导的电影《一代宗师》期间，向八极拳传人王世泉拜师学艺，苦练三年后在「神枪盃八极拳大赛」中夺下一等奖。2007年，张震以《吴清源》荣获第三届大坂亚洲电影节「最佳男演员奖」。之后，他亦参演2013年上映的《建党伟业》。2014年，张震以古装片《绣春刀》入围第51届金马奖「最佳男主角奖」，