2010年張馨予參演首部電影作品《非誠勿擾2》，在影片中出演藝人馨予一角。據(jù)張馨予本人透露，能夠接到馮小剛的邀約非常意外，兩人也僅是在一次紅毯上有一面之緣。原以為自己在表演的時候壓力會很大，但到了片場和導(dǎo)演、演員接觸之后完全打消了這樣的顧慮。[5] 

2011年張馨予開始頻頻亮相大銀幕，由其主演和參演的電影《宅男總動員》、《不怕賊惦記》、《龍門飛甲》、《夏日戀神馬》于2011年上映�！盾囋趪逋尽�、《家辦喜事》、《河?xùn)|獅吼》等四部電影也已拍攝。[5] 

2013年張馨予在電影《粉紅女郎》中出演“男人婆”的角色。[5]  同年，在由唐季禮監(jiān)制，鞠覺亮導(dǎo)演的中國國產(chǎn)歷史電視連續(xù)劇《精忠岳飛》中飾演抗金女英雄梁紅玉一角，詮釋了一位能文能武，琴棋書畫樣樣精通，排兵布陣不在話下的巾幗英雄形象。[6]  在賴水清擔(dān)任總導(dǎo)演，改編自金庸同名小說《天龍八部》中飾演丐幫副幫主馬大元之妻康敏。在寧財神編劇的電視劇《龍門鏢局》中客串出演楊思維一角。在由山東影視集團(tuán)（山東電影電視劇制作中心）出品的電視劇《到愛的距離》中飾演許楠一角。

2014年年初，由簡遠(yuǎn)信編劇的古裝神話魔幻電視劇《封神英雄榜》登陸各大衛(wèi)視，并持續(xù)收視冠軍寶座，張馨予在劇中飾演蘇妲己、胡仙兒二角。同年，在陳曉版《神雕俠侶》中飾演小龍女師姐赤練仙子李莫愁。[7]  在韓棟版《鹿鼎記》中飾演韋小寶七個老婆的蘇荃。[8]  在范冰冰版《武媚娘傳奇》中飾演唐高宗李治的寵妃蕭淑妃，翩若驚鴻婉若游龍，繼飾演李莫愁、妲己和馬夫人之后再次飾演蛇蝎美人。2016年1月搭檔馬可、易烊千璽、杜淳、斕曦等出演青春古裝傳奇劇《思美人》[19]  ；同年與馬可、韓彩英、Pong等中泰意韓明星共同出演的偶像劇《重生之名流巨星》播出[20-21]  。2月8日，與張哲瀚、景甜合作的歷史古裝大戲《班淑傳奇》將正式登陸央視八套黃金檔，在劇中飾演“劉萱”一角[22]  。2016年2月，客串網(wǎng)絡(luò)劇《半妖傾城》，飾演瑾太妃