2009年10月18日，张予曦获得了第7届瑞丽封面女孩大赛冠军；随后，张予曦赴日本东京接受培训，并在东京地标建筑—东京铁塔拍摄了组合封面，以及参与拍摄了时尚街拍。

2011年12月9日，张予曦亮相瑞丽造型大赏派对。2012年4月，张予曦参加了湖南卫视脱口秀节目《天天向上》；并于同年在Shanghai Runway2012时尚潮流盛典上参与了走秀。

2013年5月，张予曦主演改编自同名网络小说的古装剧《唐朝好男人》，在剧中饰演被王子豪的创新才能深深吸引的二女。

2014年6月，张予曦签约星皓公司，正式加入星皓“星阵”；12月，出演由徐克执导的剿匪动作电影《智取威虎山3D》 。

2015年4月，张予曦与潘粤明、戴娇倩合作出演了互动话剧《只因单身在一起》；7月，出演由何炅执导的青春校园电影《栀子花开》，在片中饰演负责“气氛担当”的纯真女孩夏静静；同月，参加辽宁卫视真人秀节目《冲上云霄》，成为节目中一位女明星学员；8月，出演青春校园微电影《青春未央》，在片中饰演饱受父亲虐待的痞女李佳；10月，参加湖南卫视原创校园纪实真人秀节目《一年级·大学季》。

2016年2月1日，参演的喜剧电影《过年好》上映，在片中饰演与李羊朵在公路上就追尾事件“开撕”的霸道女孩；2月19日，与曹云金、周知等合作主演的都市爱情电影《恭喜发财之谈钱说爱》上映；在片中饰演都市女神级的白领吸金玛丽苏；3月，在《互联网周刊》发布的“2015年中国网红排行榜”中，排名第45名；8月，与Mike、陈柏融等合作主演青春爱情偶像剧《亲爱的，公主病》，在剧中饰演爱看和爱画耽美漫画的腐女林星辰；9月，与梁大维、张芷溪等合作出演古装剧《热血书院》 ；10月，与韩庚、文咏珊等合作主演科幻剧《失忆之城之空气的囚徒》，在剧中饰演妩媚、性感、火辣、性格反差很大的双子女安妮；12月，出演古装宫斗剧《如懿传》。

2017年，与朱元冰、蒋依依等合作出演科幻悬疑网络剧《端脑》；1月，与吴磊、陈翔等合作主演古装奇幻剧《奇星记之鲜衣怒马少年时》，在剧中饰演雷厉风行，敢于挑战的阿吉雅；8月，主演都市爱情偶像剧《亲爱的王子大人》，在剧中饰演偶像巨星姜昊的助理孙小桃；10月，主演由赖水清执导的民国悬疑推理剧《请赐我一双翅膀》；11月20日，与邢昭林领衔主演的奇幻爱情剧《无法拥抱的你》播出，在剧中饰演外表霸道、内心柔弱的李诗雅。

2018年2月9日，主演的奇幻爱情剧《无法拥抱的你第二季》播出；10月26日，获得凤凰网时尚之选网友票选最爱新晋演员奖。

2019年，与袁冰妍、成毅等合作主演古装仙侠剧《琉璃美人煞》；7月，主演古装电影《白鱼女》，在片中饰演秋水楼的花魁白秋练；10月12日，参加青春体娱跨界类型节目《超新星全运会第二季》；11月17日，主演甜蜜都市爱情剧《韫色过浓》，在剧中饰演善良可爱又有点花痴的女明星苏矜北。