2014年7月25日,第三季《中国好声音》第二期播出,从韩国回归的张碧晨以一曲《她说》打动那英、汪峰、齐秦、杨坤四位导师,成为该场唯一一位四转学员,最终选择加入那英战队 。8月29日,那英组16进4考核播出。第一轮,张碧晨与魏雪漫重新演绎了张学友的《一路上有你》,成功晋级。第二轮比赛中,她凭借《那个男人》战胜对手,赢得那英组四强席位。9月26日,那英组终极考核,张碧晨以中韩双语形式演绎《爱你的宿命》,成功晋级。第二轮对决中,她凭借《后会无期》成为首位跻身《中国好声音》第三季四强的选手。10月7日,第三季《中国好声音》总决赛同步现场直播。在导师合唱环节,张碧晨与那英共同演绎《相见不如怀念》。第一轮竞演中凭借邓丽君的知名歌曲《我只在乎你》成功晋级。第二轮,她带来那英的名曲《梦一场》晋级终极对最终,凭借《时间都去哪儿了》斩斩获2014年度好声音桂冠,成为中国好声音第一位女冠军。
同年10月,中国好声音比赛结束后,张碧晨签约“梦响强音”。10月20日,与TCL签约,和余枫、陈冰一起为TV+家庭娱乐电视代言。11月11日,作为好声音学员登上香港红磡的舞台。11月13日,献声电视剧《青年医生》电视原声带,演唱插曲《一吻之间》和《爱之声》。11月26日,成为加多宝2015年广告片主演。12月13日,与李宇春、Rain、华晨宇献唱上海八万人体育场群星演唱会。12月18日,与来自法国的化妆品品牌奥洛菲签约,成为其代言人并拍摄平面广告。12月30日,与其他好声音学员发行了单曲《幸好有你》。12月31日,参加东方卫视“我们的梦”跨年唱会。