2005年，参演首部电视剧《玉卿嫂》，正式进入演艺圈。2006年，参演电视剧《真情无限之继母》，饰演阿凡；同年自导自演话剧《和空姐同居的日子》。
2007年，参演话剧《艳遇》。2008年3月-2010年3月，与刘烨、袁泉联袂主演由孟京辉执导的话剧《琥珀》。
2011年，与蒋雯丽、邬君梅、梁静联袂主演都市情感电视剧《女人帮》，饰演从国外回来的都市型男叶平。
2012年5月，参与拍摄女性励志剧《娘要嫁人》，饰演才华横溢、富有情调的文艺青年戴世亮；9月，主演年代戏《乱世书香》，饰演温和儒雅，心地善良徐书成。
2013年3月29日，参演的喜剧电影《厨子戏子痞子》在全国上映；4月，在张涵予、刘烨、黄渤主演的电视剧《火线三兄弟》中饰演手段狠辣的特高课课长高木，该剧自4月27日登陆北京电视台影视频道后，单集最高收视逼近七个点，平均收视率接近六个点，获得北京地区同时段收视冠军。
2014年3月，主演的都市情感喜剧《一仆二主》在东方、深圳、山东、陕西四大卫视首播，剧中张鲁一饰演极品博士男齐建军；同年10月在抗战剧《红色》中扮演低调、内敛、谦卑的隐形男徐天；而在同时开播的《谈判冤家》中，张鲁一饰演海归总裁。
2015年，主演刘进导演的《我的老婆大人是八零后》，路奇导演的《东方战场》，以及高希希导演的《马上天下》；同年，主演谍战剧《麻雀》和电视剧《花开如梦》。
2016年，“热血探秘传奇巨制“《老九门》。参演奇幻青春剧《九州天空城》。参演近代革命题材电视剧《燃情大地》，饰演男一号马中秋。主演当代商战励志情感大剧《新海》。
2017年，主演苏有朋执导的悬疑电影《嫌疑人X的献身》；主演都市情感剧《这个世界不看脸》。
2019年11月20日，主演由陈铭章执导的都市情感剧《第二次也很美》在东方卫视播出，在剧中饰演严格的奶爸律师许朗；12月20日，出演的都市律政剧《精英律师》在东方卫视、北京卫视首播，并在爱奇艺、腾讯视频同步播出。
2020年，主演由张律执导的电影《柳川》。1月13日，主演的电视剧《新世界》播出。
上海电视节-白玉兰奖
2017第23届上海电视节-白玉兰奖最佳男配角奖麻雀（提名）
2016第22届上海电视节-白玉兰奖最佳男配角奖他来了，请闭眼（提名）
华鼎奖
2017第22届华鼎奖中国百强电视剧最佳男配角麻雀（提名）
中国电视好演员奖
2018第4届中国电视好演员奖蓝宝石奖男演员（获奖）
国剧盛典
20192019年度国剧盛典品质演员奖第二次也很美（获奖）
进入演艺圈以后，张鲁一饰演了多个具有独特个性的角色，展现了他的文艺气质。在《火线三兄弟》中，他饰演的高木在心狠手辣、奸诈狡猾的性情之外也保留一些高雅的文艺情调；而在《女人帮》中，张鲁一更把自己的文艺时尚感表现得淋漓尽致。
在电视剧《一仆二主》中，张鲁一饰演的齐建军是一个典型的博士形象，出演这个人物的过程中也让张鲁一的喜剧功力得以展现，与张嘉译、闫妮上演对手戏，三人很是默契，张鲁一的演技也获得了他们的认可）。在电影《厨子戏子痞子》中，张鲁一扮演了日本大佐白川；在电视剧《火线三兄弟》中，他化身为特高课课长高木；张鲁一不仅将这两个反派人物演绎得入木三分，其冰冷却不失飒爽的形象，也让一些观众印象深刻
张鲁一毕业于中央戏剧学院99级导演系，因此对于表演有着更深一层的理解；此后张鲁一进入北京大学，取得了艺术硕士的学位，是一位名副其实的高学历演员。高学历其实代表着高的素质与丰富的内涵积淀，因此张鲁一对所演人物总是有着更多独到的理解。
