2000年，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》，饰演卡拉夫王子，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，在吴君如主演的电视剧《天下第一媒婆》中饰演慕容明珠 2007年9月，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，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，张博饰演谷子 。2010年，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》，饰演勾践；在电视剧《苍穹之昴》里饰演光绪 。2011年6月，与徐帆、陈小艺、胡军主演电视剧《青春四十》，与徐帆在剧中有一段“姐弟恋” 。与宁静、邢佳栋等主演古装历史剧《大秦帝国之崛起》，饰演赢稷 。 2013年4月13日，与谭凯、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，张博饰演机械师罗匡 ；6月，出演的电视剧《战雷》在北京、安徽、云南、深圳四大卫视播出，饰演男一号排雷英雄“高等” 。2014年，与秋瓷炫、巩铮主演的民国苦情剧《秀秀的男人》于浙江卫视播出，饰演身世坎坷、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，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，与蒋梦婕等主演的《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，张博饰演特战队队长陈宇 。参演大型电视剧《乔家大院》续集《乔家大院之光明之路》 。同年，参演古装剧《琅琊榜之风起长林》，饰演荀飞盛 。