2000年,张博参演首部电视剧《天网情网》。2005年,参演中央戏剧学院2002级表演系本科班的毕业作品《图兰朵》,扮演卡拉夫王子,凭借话剧《图兰朵》获得国际戏剧节表演教学研讨会与演出展“优秀表演奖”。
2006年,张博在吴君如主演的电视剧《天下第一媒婆》中扮演慕容明珠2007年9月份,参演贾一平、马伊琍主演的都市情感偶像剧《幸福在哪里》
2008年7月份,张博主演的话剧《谁爱谁爱谁谁》在人艺实验剧场上演,并演出17场,张博在剧中一人分饰多角,该剧入围2008星光大典年度舞台剧单元;主演海岩电视剧《舞者》在湖南卫视播出,张博扮演谷子。
2010年,张博参演高希希执导的电视剧《三国》,凭借孙权一角获得搜狐夏季电视剧互联网盛典最佳男新人奖;参演张丰毅主演电视剧《孙子大传》,扮演勾践;在电视剧《苍穹之昴》里扮演光绪。
2011年6月份,张博与徐帆、陈小艺、胡军主演电视剧《青春四十》,和徐帆在剧中有一段“姐弟恋”。
2013年4月13日,张博和谭凯、李泰兰等主演的刘心刚编剧并执导的讲述民航人成长故事的电视剧《云上的诱惑》登陆湖南卫视播出,张博扮演机械师罗匡;6月份,参与演出的电视剧《战雷》在北京、安徽、云南、深圳四大卫视播出,扮演男一号排雷英雄“高等”。
2014年,张博和秋瓷炫、巩铮主演的民国苦情剧《秀秀的男人》于浙江卫视播出,扮演身世坎坷、重情重义的杀手石海生;6月10日,连同黄觉、周显欣、潘之琳等主演的刘心刚执导的电视剧《金战》在北京卫视、浙江卫视上星播出。
2015年4月2日,张博搭档闫妮合作主演的《王大花的革命生涯》在央视一套播出;5月5日,《坐88路车回家》于山东卫视、辽宁卫视播出,张博接地气表演引共鸣;7月25日,和蒋梦婕等主演的《绝命追踪》在重庆卫视、云南卫视上星播出;10月16日,张博主演的《巨浪》于北京卫视播出。
2016年,38集抗日动作悬疑剧《战寇》播出,张博扮演特战队队长陈宇。参演电视剧《乔家大院》续集《乔家大院之光明之路》。
2017年2月份,张博搭档邢佳栋等参与演出的古装历史剧《大秦帝国之崛起》登陆央视一套黄金档播出,扮演第一男主角嬴稷;12月18日,搭档黄晓明、刘昊然等主演的古装剧《琅琊榜之风起长林》在北京卫视和东方卫视播出,他在剧中扮演禁军大统领荀飞盏;同一年,搭档车晓、蒋依依等主演超级网剧《谜·途》,扮演男主黎一。
2019年11月25日,张博和黄晓明、谭卓等合作主演的现代都市题材网台剧《危机先生》在成都开机。
2020年1月31日,张博和黄晓明、蔡文静等演唱的公益歌曲《我们一定会胜利》发布。8月9日,和李乃文、黄曼等合作主演的主旋律电视剧《中国制造》在汉中开机。
张博人物评价张博个性开朗、英俊帅气,在生活中是一个很潇洒的人,总是带着一脸的阳光灿烂;但工作的时候又是踏踏实实的,用一颗肯学上进的心对待每一部戏剧(新浪娱乐评)。生活里的张博热爱音乐,喜欢唱片,忠爱数码产品,是一个不折不扣的文艺青年。简单、随性的他,很难让人将他与所扮演的性格迥异的角色挂钩,这也恰恰印证他作为一个演员的可塑性(搜狐娱乐评)。