2002年9月份,张桐参与拍摄顾晓阳执导的怀旧生活剧《花开也有声》,在剧中扮演猴子。
2005年7月20日,张桐和霍思燕、郑国霖、蒋欣主演的古装神话剧《欢天喜地七仙女》在上海电视台电视剧频道黄金档首播。在剧殃拳体中扮演黑鹰,2005年9月12日,和张前、陈健执导,李幼斌、张光北、何政军主演的战争题材剧《亮剑》在中央电视台综合频道黄金档播出,因在剧中扮演魏和尚一角为观众熟知。
2005年,张桐在董志强执导,刘小锋、李光洁主演的悬疑剧《密令1949》中扮演山本。
2006年4月份,张桐在张前、陈健执导,孙淳、盖丽丽、王新军主演的战争剧《中国近卫军》中扮演夏若女,该剧于2007年4月27日在山东电视影视频道黄金时段播出。10月底,到云南西双版纳拍摄根据小说《傣之梦》改编而成的电视剧《世纪不了情》扮演埃桑。
2007年,3月在四川绵阳参与农村题材剧《衣食父母》的拍摄,张桐在剧中扮演村支书李灵聪。7月在李幼斌、张光北主演反映第五次反围剿的电视剧《仁者无敌》中扮演王亚竹,该剧于2008年2月1日在重庆电视台影视频道巴山剧场首播。11月在四川省泸州市拍摄黄健中执导的战争剧《雾柳镇》扮演土匪黑狗和汉奸宝子。
2008年,3月在北京怀柔飞腾影视城拍摄励志商业剧《一代大商孟洛川》扮演男主角孟洛川,该剧于2009年12月5日在人民大会堂举夜赠请行媒体见面会,2009年12月11日在CCTV8 黄金档首播。8月在王茜华、苗圃、董璇主演的历史剧《闯关东中篇》中扮演成年宋天虎,该剧于2009年8月17日在北京卫视、浙江卫视黄金档同步首播。
2009年,4月张桐在浙江横店影视城拍摄近代革命剧《虾球传》扮演蟹王七,合作演员有郑则仕、李晨、曾黎,该剧于2010年3月11日在济南电视台新闻频道首播。同时在中国(怀柔)影视基地参与演出陈数、巍子、张少华主演的抗日年代剧《铁梨花》饰牛旦。5月在浙江横店影视城参演近代传奇剧《红槐花》,该剧于2011年6月27日在安徽卫视黄金档首播,凭借程牛儿一角入围南方盛典最佳男主角。8月11日在江西南昌参与拍摄青春励志剧《真情真义》。12月初在福建厦门与曹曦文、袁珊珊、关思婷主演情感伦理剧《野鸭子》扮演杨顺,于2011年1月17日在CCTV 8首播,该剧获得第十一届中日韩电视制作者论坛观摩作品大奖。
2010年,3月张桐在贵州省大方县拍摄历史剧《奢香夫人》扮演马烨。7月18日在四川攀枝花拍摄《金沙》。10月在浙江横店影视城拍摄谍战剧《黄金密码》扮演周剑雄,该剧于2011年12月24日在上海电视台新闻综合频道黄金档播出。
2011年,3月张桐在山东潍坊,和童瑶、姜超共同拍摄《年画》扮演杨德龙。6月在四川料糊订省泸州市,和苏岩、卢星宇参与演出战争情感剧《川西剿匪记》扮演周致斌。8月在山西太原,和李沁、李金哲主演抗日战争剧《晋阳秋》扮演郭松。10月与范伟主演近代革命剧《上阵父子兵》饰乔群。
2012年5月份,张桐在北京参与拍摄家庭剧《家事也是事》,扮演马文杰,该剧于2013年1月18日在北京电视台影视频道首播。再次与曹曦文合作主演情感伦理剧《野鸭子2》。
2013年8月份,张桐在山东济南拍摄抗战剧《一个和八个》扮演王金,合作演员有李易祥、 陈美行。12月23日领衔主演的“民族文化”抗战电视剧《大掌门》播出。
2014年,张桐参与演出谍战剧《孤战》,在剧中客串党卫国。
2015年1月份,张桐领衔主演革命传奇剧《我和妈妈走长征》。5月24日参与演出的电视剧《致命行动》在北京影视频道播出;7月参演电视剧《二毛驴从军记》,扮演马大虎一角;12月主演电视剧《红色护卫》。
2016年,张桐参演三十集电视连续剧《绝命后卫师》。10月12日,和联合杨若兮主演闫宇彤执导的红色年代传奇剧《星火燎原之云雾街》,在剧中扮演茶世家的二少爷卢人杰。酷谅虹捉
2017年5月份,张桐做客广播节目《电波光影》;5月份,张桐和于明加参加《和明星去旅行》环澳第三季。
2018年凭《绝命后卫师》获得第31届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖,张桐成为首位获得飞天奖优秀男演员奖的80后男演员。
2019年10月16日,张桐领衔主演的影片《打过长江去》在全国上映,12月26日,张桐和彭冠英、王乐君、潘雨辰等主演《绝境铸剑》在中央电视台综合频道首播,在剧中扮演双男主之一李化成。
2021年1月21日上午,主张桐演剧《枫桥派出所的故事》在诸暨枫桥开机;2月1日,张桐和于和伟、侯京健、马少骅领衔主演的重大革命历史题材史诗巨制《觉醒年代》在央视一套黄金档播出播出,在剧中扮演李大钊;4月18日,领衔主演的近代革命历史剧《绝密使命》开播,在剧中扮演大埔青溪中站站长潘雨青;5月25日,参与演出的重大革命历史题材剧《光荣与梦想》在北京卫视、东方卫视及腾讯视频、爱奇艺、优酷同步播出;7月1日,参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出,和于和伟、刘烨、白宇、邓伦、宋轶、杨洋、李现、杨紫等合作表演《破晓》。
张桐人物评价
张桐阳光帅气,声音好听。(新浪娱乐评)
张桐是典型的80后,性格大方活泼,也有稳重成熟,属于魅力型男人。从龙套演员到参与演出重头戏,《亮剑》里耿直、憨厚、铮铮铁骨、勇冠三军的魏和尚对张桐来说是一个重要机会。(天津网 、腾讯娱乐评)
张桐从最初的龙套演员到现在担当主角,张桐的演员之路并无任何捷径可寻,每一步都是稳扎稳打。战争剧《亮剑》中耿直莽撞的“魏和尚”、革命剧《绝命后卫师》中儒雅风趣的“陈树湘”、都市情感剧《野鸭子》中善良真诚的“杨顺”,演绎过不少经典角色,细腻精湛、张弛有度的表演。(腾讯娱乐评)