2011年8月，张悦轩参加《快乐大本营》，收获了不少人气。2013年8月，6岁的张悦轩随父亲张亮与林志颖父子、田亮父女、郭涛父子、王岳伦父女一起参加录制湖南卫视打造的亲子户外真人秀节目《爸爸去哪儿》，进行农村放羊、野外爬山、上船捕鱼等活动，10月11日节目首播，节目中因其活泼、温暖、善良、知错就改的性格被网友称为“小暖男” ；10月12日，跟随《爸爸去哪儿》节目组录制《天天向上》专场 ；10月28日，跟随《爸爸去哪儿》节目组录制《快乐大本营》专场 ；12月，随父亲张亮前往广州长隆野生动物园拍摄由其主演的《爸爸去哪儿大电影》，影片于2014年大年初一上映，以7亿的高票房收官 。2014年1月18日，与父亲张亮参与录制的《疯狂的麦咭》首播 ；6月，与父亲张亮出演现代爱情故事《六次别离》的电影拍摄，在剧中饰演聪明乖巧的孩子天天 ；8月，随父亲张亮及郭涛石头父子助阵《爸爸去哪儿第二季》 ；10月3日，受邀与父亲张亮一起出席第19届釜山国际电影节 ；随后，与父亲一起出演《爸爸的假期》，影片将于2015年2月19日大年初一全国上映 。2015年7月16日，与白百合、井柏然合作参演的奇幻喜剧电影《捉妖记》，在影片中饰演萌妖 ，该片在上映后连续28天占据单日票房榜榜首的位置，截止至9月16日创造了24.38亿的内地票房记录 。2016年1月1日，《捉妖记》在CCTV-6播出后以收视率2.81、市场份额7.88的成绩获得第一 。