1993年，在电视剧《白眉大侠》中饰演紫面金刚王顺，从此开启了演艺之路。本身没有武术功底的张子健，却被安排在《白眉大侠》中饰演是一个打戏非常多的角色。
1995年，参演电视剧《
甘十九妹》中饰演男主角尹剑平。1996年，参演电视剧《燃情四季》，饰演曲平。
1997年，与陈道明、葛优共同参演古装历史爱情电视剧《寇老西儿》，饰演宋朝第三代皇帝宋真宗。
1998年，与黄海波、张嘉译共同参演校园青春爱情电视剧《表演系的故事》，饰演赵扬。
1999年，参演钱雁秋执导的电视剧《
挚爱》饰演韩凌。2001年，参演电视剧《
英雄》中饰演燕双鹰。
2003年，《神探狄仁杰》推出第一部，张子健在这部电视剧中饰演李元芳，2006年第二部上映，
2007年4月，继续主演《神探狄仁杰3》。张子健与导演钱雁秋、狄仁杰饰演者梁冠华三人也被称为铁三角组合。
2008年，主演《英雄》的续集《猎鹰1949》，这部剧在人物造型、故事情节方面有了很多变化。
2010年，在谍战剧《借枪》中饰演安德森，与同学张嘉译合作。
2011年，“燕双鹰”系列剧集第三部《飞虎神鹰》播出。同年，第四部《神断狄仁杰》播出。
2012年9月，主演《英雄》的翻版《
大漠枪神》。。10月网络“元芳体”走红，源头来自电视剧《神探狄仁杰》中狄仁杰的口头禅，“元芳，此事你怎么看”。但是张子健此后称剧中没有此句。
2013年，在《神探包青天》中分别饰演“包铁山”与“包拯”父子。
2014年9月，在电视剧《
石敢当之雄峙天东》中饰演石敢当，与六小龄童合作。同年11月，主演抗日剧《飞虎队》。
