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年第二部上映, 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,第四部《神断狄仁杰》播出。 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》。