2008年,张昊唯高一时应宋庆龄基金会邀请赴乌克兰参加青年歌唱比赛,以一首《MY LOVE》在26个国家代表中获得第一名 。
张昊唯在大一时,参加了编剧彭三源的电视剧主角海选活动,从8000人里脱颖而出。该部电视剧制作方华谊兄弟公司对张昊唯等20人进行了表演培训,最终选出张昊唯等8人出演 。
2012年,参演校园青春偶像剧《青春守则》,饰演班级女生闺中密友匡义 。2013年,主演青春偶像剧《阳光警察》,在剧中饰演仗义的赵家辉 。2014年,与沈傲君合作主演现代都市剧《用一生去爱你》,他在剧中饰演感情专注的秦川 。
2015年7月4日,主演的都市喜剧《淑女涩男》开播,饰演自立自强的富二代杨豆豆 ;10月15日,参演的悬疑爱情剧《他来了,请闭眼》首播,该剧由张开宙执导,霍建华、马思纯主演,他在剧中饰演高人气校草男神苏北 ;11月26日,出演的现实题材剧《温州两家人》在央视一套播出,该剧由孔笙执导,他在剧中饰演生性老实本分的许金生 。
2017年4月24日,与张艺兴、陈都灵等人合作主演的校园爱情青春偶像剧《求婚大作战》在东方卫视首播,在剧中饰演稳重理智的暖男陈浩南,也因此剧热播而受到关注 ;12月18日,参演的古装权谋剧《琅琊榜之风起长林》开播,饰演琅琊阁阁主蔺晨最得意的弟子蔺九 。2018年,与迪丽热巴、邓伦等人合作主演都市爱情剧《一千零一夜》,在剧中饰演柏海的助理陈默 。
2019年,与孙怡主演都市青春行业剧《你好检察官》,在剧中饰演自信高傲的海归律师任天宇 ;8月11日,主演的古装爱情轻喜剧《师爷请自重》在横店开机,他所饰演的男主唐天远,是一位高冷毒舌的男神县令 ;10月,主演电视剧《他其实没有那么爱你》,剧中饰演一名无人机研发工程师Sam ;11月26日,出演的古装权谋剧《庆余年》在腾讯视频、爱奇艺首播,该剧由张若昀、陈道明主演,他在剧中饰演性格隐忍的太子李承乾 。
2020年3月7日,与张译合作主演的破案悬疑剧《重生》在优酷开播,他在剧中饰演具高职业素养的警察路铭嘉 。
2018年6月11日,加入“熊猫守护者”,助力野生动物科普公益内容的传播,实现扶贫、环保双公益 ;9月21日,关爱阿尔茨海默病老人,让爱传递。