2008年，她在讲述护士情感生活的电视剧《美丽的事》中饰演铁木菊。

2010年7月，出演的军旅题材剧《一路格桑花》在央视播出，她在剧中饰演女二号，善良坚强的新闻系女大学生安宁，为了实现理想和抱负而踏上川藏公路，拍摄时还需克服高原反应。

2011年9月，与柳云龙、张嘉译共同主演悬疑谍战剧《告密者》，饰演初出茅庐、单纯而有冲劲的革命工作者应山红，受到观众的肯定；12月，出演赛车题材电影《赛车传奇》，在片中饰演赛车手吴嘉乐的女友小艾，对他不离不弃。

2012年，在陈思成、佟丽娅主演的都市爱情剧《北京爱情故事》中饰演苗苗一角，活泼开朗；随后在公益电影《请别抛弃我》中扮演海归记者程然，心高气傲的她在採访自闭症孩子后，内心受到感动。

2013年1月，与方力申、周秀娜共同出演古装动作剧《唐朝浪漫英雄》，饰演女飞鹰杨碧塘，皇家蹋鞠队的总教头，在剧中塑造了冷酷的侠女形象，还尝试女扮男装；3月，在爱情喜剧电影《囧人之越挠越痒》中饰演刘畊宏的女友，被绑架后义无反顾的奔向自己的爱情。

2011年7月28日，张溪芸出席了由《Ceci姐妹科学》《青年周末AIRTIME》发起的“亚洲新青年成长计画”，该项目获得北京青少年发展基金会支持，并获得“公益爱心大使”奖。

张溪芸是一个看似柔弱实则坚强的女子，从《一路格桑花》中初露锋芒，到《告密者》的应山红，她的演技一步步得到提升。首次挑大樑的她成功出演了应山红一角，她恰到好处的把角色本身的青涩、纯真、心怀理想却心结难解的性格特徵演绎的极为传神，对人物的心理揣摩十分到位，堪称谍战剧中经典女主角形象。（北青网评）