2014年7月,刚从韩国归来,结束了练习生生涯的她参加《中国好声音》第三季,获得四位导师转身,张碧晨最终选择了那英导师的战队。8月29日播出的《中国好声音》第三季中,张碧晨击败魏雪漫和张江,晋级那英组四强。9月21日,“谢师加油夜”在浙江卫视上演,张碧晨亮相并演绎《她说》。9月26日21时,《中国好声音》那英、杨坤组的组内冠军争夺战在浙江卫视上演,在和李嘉格的对战中,张碧晨选择了韩剧《来自星星的你》中的主题歌《爱你的宿命》。那英在张碧晨和李嘉格的对决中选择了张碧晨。在媒体投票环节,张碧晨以79比22领先陈冰,接着公开那英的打分,二人各50分,于是张碧晨以129比72分的大比分胜出,成为那英组的冠军,代表那英组进入该季《中国好声音》的年度冠军争夺战 。10月7日20:00,浙江卫视第三季《中国好声音》于首都体育馆进行总决赛,张碧晨在总决赛首轮演唱带来的是情歌《我只在乎你》,在随后的PK中,张碧晨凭一首《梦一场》再超余枫的《牧马人》,以较高票数获得晋级资格。巅峰对决开始后,张碧晨则以一首《时间都去哪儿了》对抗帕尔哈提,在最终101位评审团投票中,张碧晨以57:44的比分领先,现场的短信投票结果显示张碧晨依然保持胜出优势,成为2014《中国好声音》年度总冠军。