2007年11月12日,张悦轩生于中国北京房山区。2011年8月,参加湖南卫视节目《快乐大本营》。2013年8月,张悦轩随父亲张亮与林志颖父子、田亮父女、郭涛父子、王岳伦父女一起参加湖南卫视亲子户外真人秀节目《爸爸去哪儿》,被网友称为“小暖男”。10月11日节目首播,节目中因其活泼、温暖、善良、知错就改的性格被网友称为“小暖男” ;10月12日,跟随《爸爸去哪儿》节目组录制《天天向上》专场;10月28日,跟随《爸爸去哪儿》节目组录制《快乐大本营》专场 。2013年12月,张悦轩随父亲张亮在广州长隆野生动物园拍摄主演大电影《爸爸去哪儿》,影片于2014年大年初一上映,并以7亿票房收官。2014年1月18日,与父亲张亮参与录制的《疯狂的麦咭》首播;6月,与父亲张亮出演现代爱情故事《六次别离》的电影拍摄,在剧中饰演聪明乖巧的孩子天天 ;8月,随父亲张亮及郭涛石头父子助阵《爸爸去哪儿第二季》;10月3日,受邀与父亲张亮一起出席第19届釜山国际电影节 ;随后,与父亲一起出演《爸爸的假期》,影片将于2015年2月19日大年初一全国上映 。2015年,与钟汉良、白百何合作参演的奇幻喜剧电影《捉妖记》于7月16日上映。《捉妖记》在CCTV-6播出后以收视率2.81、市场份额7.88的成绩获得第一。2021年1月10日,参加的综艺节目《天天向上》在湖南卫视播出。