1993年，在电视剧《白眉大侠》中饰演紫面金刚王顺，从此开启了演艺之路。本身没有武术功底的张子健，却被安排在《白眉大侠》中饰演是一个打戏非常多的角色。1995年，参演电视剧《甘十九妹》中饰演男主角尹剑平。 1996年，参演电视剧《燃情四季》，饰演曲平。1997年，与陈道明、葛优共同参演古装历史爱情电视剧《寇老西儿》，饰演宋朝第三代皇帝宋真宗。1998年，与黄海波、张嘉译共同参演校园青春爱情电视剧《表演系的故事》，饰演赵扬。1999年，参演钱雁秋执导的电视剧《挚爱》饰演韩凌。2001年，参演电视剧《英雄》中饰演燕双鹰。2003年，《神探狄仁杰》推出第一部，张子健在这部电视剧中饰演李元芳，2006年《神探狄仁杰2》上映，2007年4月，继续主演《神探狄仁杰3》。张子健与导演钱雁秋、狄仁杰饰演者梁冠华三人也被称为铁三角组合。 2008年，主演《英雄》的续集《猎鹰1949》，这部剧在人物造型、故事情节方面有了很多变化。 2010年，在谍战剧《借枪》中饰演安德森，与同学张嘉译合作。 2011年，“燕双鹰”系列剧集第三部《飞虎神鹰》播出。 同年，《神断狄仁杰》播出。与钱雁秋合作主演“燕双鹰”系列第四部《孤岛飞鹰》。 2012年9月，主演《英雄》的翻版《大漠枪神》。 10月网络“元芳体”走红，源头来自电视剧《神探狄仁杰》中狄仁杰的口头禅，“元芳，此事你怎么看”。 但是张子健此后称剧中没有此句。 2013年，在《神探包青天》中分别饰演“包铁山”与“包拯”父子。 2014年9月，在电视剧《石敢当之雄峙天东》中饰演石敢当，与六小龄童合作。 同年11月，主演抗日剧《飞虎队》。11月17日，主演由高战执导的抗战题材电视剧《热血》。 2015年9月，友情出演由姚晓峰执导，俞飞鸿、杨玏主演的都市爱情喜剧《小丈夫》。 参演CBD职场大剧《猎场》 。11月27日，领衔主演由钱雁秋导演的“燕双鹰”系列第六部《津门飞鹰》。 2016年，参演都市轻喜剧《我的！体育老师》 。