2010年12月,以公开练习生身份参与同公司前辈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,张艺兴作为中国成员参与SBS歌谣大战SMThePerformance“SM7”特别舞台。
2013年9月20日,出演SBSStarFace-off中秋音乐特辑,与队友合作展示了TheBeatles的经典舞台AllMyLoving。张艺兴担当诠释了TheBeatles的灵魂人物JohnLenno的部分。2013年9月28日,张艺兴与同队成员KAI以及少女时代前辈金孝渊出演MENT的舞蹈节目Dancing9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11月在MBC可视电台《偶像本色》中,张艺兴吉他弹唱自作曲《写给妈妈的歌》。
2014年5月23日,在属于EXO自己的演唱会中,张艺兴的公开了自作曲《I’m Lay》。2014年6月19日,代班主持《音乐风云榜》,2014年6月21日,嘉宾主持《全球中文音乐榜上榜》。8月参加江苏卫视个人综艺《星厨驾到》。9月参加浙江卫视综艺节目《星星的密室》。