2002年5月，张雨绮签约周星驰的星辉公司成为新一任“星女郎”;

22岁的张雨绮出演《长江七号》，在片中扮演星爷的爱人袁老师，《长江七号》是张雨绮在一个暑假拍的几场戏，开机时才与周星驰正式见面;2006年10月，《长江七号》杀青，张雨绮随即加盟由周星驰监制、编剧，冯德伦导演的影片《跳出去》。

2007年2月，张雨绮出演周星驰监制的日本电影《少林少女》;张雨绮客串演出的影片《夜·上海》于2007年6月上映，成为其在大银幕上首次亮相

2008年，张雨绮参演短片《露得清八方解码》，以及在《女人不坏》中饰演女主角美艳女强人唐璐。2009年接连出演了香港电影《财神到》及《刀见笑》。

2010年，张雨绮在王全安导演的《白鹿原》中饰演纯朴、善良、无助、无辜而又劣迹斑斑的女一号田小娥。2011年，张雨绮出演《钱学森》女一号蒋英，无论是外形还是气质，都较为贴近蒋英原型。

2013年5月14日，张雨绮作为第66届戛纳国际电影节官方特邀嘉宾亮相开幕式红毯。这是张雨绮继2013年10月12日柏林电影节推广大使之后，再次受邀亮相欧洲电影节，这也是其戛纳电影节红毯首秀。

11月3日，张雨绮参演周星驰电影《美人鱼》，被网友曝出片场两人的工作照，两人在摄像机前谈笑风生极度融洽;11月25日，张雨绮等主演亮相浪漫喜剧电影《情敌蜜月》在上海举行了关机发布会。

2015年，3月主演冒险科幻电影《蒸发太平洋》。12月主演电影《不期而遇》。

个人生活

2011年4月18日，王全安与小20岁的张雨绮在西安领取结婚证宣布结婚。

9月10日晚7时许，民警在北京东城区某小区一单元楼内将进行卖淫嫖娼活动的王全安、吕某某当场抓获，二人对违法事实供认不讳;9月15日晚，张雨绮发表微博对于丈夫王全安嫖娼一事给予了回应。

2015年7月2日晚，张雨绮微博发文宣布与王全安离婚。

2015年7月3日，王全安发布离婚声明