2010年12月,以公开练习生身份参与同公司组合SHINee日本一巡演唱会的舞蹈演出,代替受伤的成员钟铉跳舞。
2012年1月17日,张艺兴以SM公司男子组合EXO成员身份首次亮相,公开艺名为LAY,同时公开第一支单人舞蹈预告《PHOENIX凤凰》。2012年4月8日,张艺兴以S.M团体EXO和其子队EXO-M组合中国成员身份正式出道。2012年12月29日,张艺兴作为唯一中国籍主舞参与SBS歌谣大战S.M. The Performance“SM7”特别舞台的录制。
2013年9月28日,张艺兴与队友KAI以及少女时代成员金孝渊出演MENT舞蹈竞技节目Dancing 9的特别合作。直播中出现音响故障,而他们在部分伴奏音乐缺失的条件下依然完成了合作。2013年12月12日,SMTOWN在微博公开SMROOKIES的SEULGI&IRENE的视频,该舞蹈视频的伴奏由张艺兴原创,且通过国内外各官方视频网站公开。2013年12月,EXO以抒情曲《十二月的奇迹》回归,打歌期间,张艺兴登台进行钢琴伴奏。[7] 而在2014年4月份举办的EXO日本FANMEETING中,张艺兴再次进行了钢琴伴奏。
2014年5月23日,在EXO首尔演唱会中,张艺兴公开了自作曲《I’m Lay》。2014年6月张艺兴以个人名义在国内进行主持活动,先后主持了《音乐风云榜》、《全球中文音乐榜上榜》等节目,并参加录制了《星厨驾到》、《星星的密室》 、《年代秀》等综艺节目。2014年9月19日,张艺兴和队友CHEN应邀参加了央视CCTV5的仁川亚运会特别节目,变身为特派记者,探访了中央电视台演播室。在2014年12月31日的湖南卫视跨年演唱会中,张艺兴再次公开了自作曲《I’m Coming》,烟雾弥漫中独秀舞技。