2005年，参演首部电视剧《玉卿嫂》，正式进入演艺圈。
2006年，参演电视剧《真情无限之继母》，饰演阿凡；同年自导自演话剧《和空姐同居的日子》。
2007年，参演话剧《艳遇》。
2008年3月-2010年3月，与刘烨、袁泉联袂主演由孟京辉执导的话剧《琥珀》。
2011年，与蒋雯丽、邬君梅、梁静联袂主演都市情感电视剧《女人帮》，饰演从国外回来的都市型男叶平。
2012年5月，参与拍摄女性励志剧《娘要嫁人》，饰演才华横溢、富有情调的文艺青年戴世亮；9月，主演 年代戏《*世书香》，饰演温和儒雅，心地善良徐书成。
2013年3月29日，参演的喜剧电影《厨子戏子痞子》在全国上映；4月，在张涵予、刘烨、黄渤主演的电视剧《火线三兄弟》中饰演手段狠辣的特高课课长高木，该剧自4月27日登陆北京电视台**频道后，单集最高收视逼近七个点，平均收视率接近六个点，获得北京地区同时段收视冠军。
2014年3月，主演的都市情感喜剧《一仆二主》在东方、深圳、山东、陕西四大卫视首播，剧中张鲁一饰演极品博士男齐建军。2014年10月四大卫视联播的《红色》则让张鲁一尝到了走红的滋味，扮演低调、内敛、谦卑的隐形男徐天，看似文弱，实际身怀绝技却藏身弄堂大隐于市，**以往抗日主旋律电视剧主角匪气形象。而同时开播的《谈判冤家》中，张鲁一转身成为了海归总裁，带给人不同以往的感觉。
2015年，张鲁一还将有三部作品与大家见面。分别是刘进导演的《我的老婆大人是八零后》，路奇导演的《东方战场》与高希希导演的《马上天下》。
2016年3月，出演年代大戏《燃情大地》，饰演男一号马中秋。同年，出演“热*探秘传奇巨制“《老九门》；参演奇幻青春剧《九州天空城》；主演当代商战励志情感大剧《新海》。
2017年，主演苏有朋执导的悬疑电影《嫌疑人X的献身》；主演都市情感剧《这个世界不看脸》。
2017年，主演《长河落日》。
2018年1月12日，在2017中国好演员推选表彰会上获2017中国好演员蓝宝石演员奖。2月27日，第九届中国电影导演协会2017年度初评入围名单揭晓，张鲁一凭借《嫌疑人X的献身》入围年度男演员。3月10日，参加《声临其境》。
主要作品 导演作品进入演艺圈以后，张鲁一饰演了多个具有独特个性的角色，展现了他的文艺气质（腾讯网评）。
在《火线三兄弟》中，他饰演的高木在心狠手辣、奸诈狡猾的性情之外也保留一些高雅的文艺情调；而在《女人帮》中，张鲁一更把自己的文艺时尚感表现得淋漓尽致（新浪网评）。
在电视剧《一仆二主》中，张鲁一饰演的齐建军是一个典型的博士形象，出演这个人物的过程中也让张鲁一的喜剧功力得以展现，与张嘉译、闫妮上演对手戏，三人很是默契，张鲁一的演技也获得了他们的认可（中国台湾网评） 。
在电影《厨子戏子痞子》中，张鲁一扮演了日本大佐白川；在电视剧《火线三兄弟》中，他化身为特高课课长高木；张鲁一不仅将这两个反派人物演绎得入木三分，其冰冷却不失飒爽的形象，也让一些观众印象深刻（21CN评）。