张艺兴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,公布单人出道预告照,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,EXO-M在中国深圳第十二届音乐风云榜颁奖典礼展示出道舞台,张艺兴以SM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与SM旗下男子组合中的舞蹈精英集结成“SM7”参与SBS歌谣大战S.M. The Performance特别舞台的录制。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月起张艺兴以个人名义在国内进行活动,先后主持了《音乐风云榜》、《全球中文音乐榜上榜》,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。