2002年，张涵出演了冯大年执导的家庭伦理剧《
女儿屋的故事》（原剧名《女儿屋风波》），他在剧中饰演国亮。2003年8月22日，张涵出演的都市家庭伦理剧《
平安是福》在北京电视台文艺频道播出，他在剧中饰演盛海国。2005年8月1日，张涵出演的古装武侠剧《
边城小子》播出，他在剧中饰演钟孝天；12月1日，他参演由陈可辛执导的歌舞片《
如果·爱》在中国内地上映，在片中饰演冼平。
2006年4月4日，张涵出演的电视剧《
孽火》播出，他在剧中饰演李瑞；5月1日，出演的喜剧《
第一桶金》在南方影视频道首播，他在剧中饰演贵利王；8月2日，出演的革命题材剧《
陈赓大将》登陆CCTV-1黄金档，他在剧中饰演蒋先云；同年，他还出演纪录片《捕象记》，在片中饰演华宝发。2007年1月9日，张涵出演的爱情电影《
男才女貌》上映，他在片中饰演王建中。
2008年12月11日，张涵出演的谍战剧《
敌营十八年》在央视八套上星播出，他在剧中饰演闵青。2009年7月20日，张涵出演的古装悬疑剧《
赖布衣传奇》首播，他在剧中饰演张皇明；9月17日，张涵出演的现代军旅剧《
雪浴昆仑》播出，他在剧中饰演的是有理想、有真情的革命军人曹海青，当天，他出演的悬疑剧《
浴血记者》在上海地方电视台播出，他在剧中饰演杨光；同年，他还出演了周洪波执导的电影《天目》，在片中饰演阿伦。
2010年9月11日，张涵出演由朱翊执导的都市情感剧《
红玫瑰黑玫瑰》在广州影视台播出，他在剧中饰演傅晓元。2012年4月26日，张涵出演的谍战行动剧《
代号十三钗》播出，他在剧中饰演黄月生；9月27日，出演由许秦豪执导的爱情片《
危险关系》上映，他在片中饰演金之焕。2013年10月12日，张涵出演的谍战剧《
生死钟声》
上海东方电影频道播出，他在剧中饰演刘首一。
2014年1月1日，张涵出演的近代传奇剧《
一代枭雄》播出，他在剧中饰演娄栋梁。2015年6月5日，张涵出演的抗战剧《
胜利之路》在江苏综艺频道首播，他在剧中饰演卢政委；10月17日，张涵出演由
李惠民、张广锋执导的谍战剧《
省港大营救》在广东卫视首播，他在剧中饰演严牧之；同年，他还出演了都市励志偶像剧《
明星兄弟》，在剧中饰演李岩。
2016年10月18日，张涵与葛玟希、刘岗等共同主演的古装喜剧影片《
官人别闹》上映，他在片中饰演西门庆。2017年7月9日，张涵主演的电影《
阳光萌星社》上映，他在片中饰演杨大宇。2018年2月4日，张涵参演的都市情感剧《
谈判官》在湖南卫视金鹰独播剧场首播，他在剧中饰演童博学；4月13日，出演的青春冒险爱情片《
毕业作品》在中国内地上映。
2020年10月13日，张涵出演的刑侦爱情悬疑剧《
平行迷途》在优酷播出，他在剧中饰演赵伟；11月6日，出演的年代剧《
隐秘而伟大》在央视八套播出，他在剧中饰演陈宪民。
2021年11月16日，出演的民国悬疑剧《
北洋残案》在腾讯视频播出，他在剧中饰演谢春风；12月29日，出演的《
勇敢的心2》播出，在剧中饰演荀秘书。