5岁时,张子枫开始拍摄广告从而进入演艺圈。2009年,凭灾难情感片《唐山大地震》的“小方登”一角而崭露头角,并获得第31届大众电影百花奖最佳新人奖。2015年12月,参演的动作喜剧片《唐人街探案》公映,张子枫在片中饰演少女思诺。2017年5月4日,以十位文艺界优秀青年代表之一的身份荣获共青团中央宣传部特别授予的“五.四优秀青年”称号。
2018年,与周迅搭档,参演由陈可辛监制、岩井俊二编剧的都市情感片《你好,之华》,并凭少年之华一角提名第55届台湾电影金马奖最佳女配角奖;8月17日,主演的都市情感片《快把我哥带走》上映。2019年1月4日,张子枫当选中国电影频道评选的演技派新生代四小花旦。2020年5月8日,以常驻嘉宾身份参与录制的生活服务纪实节目《向往的生活第四季》在湖南卫视播出。2021年4月2日,主演的情感电影《我的姐姐》上映。