2010年，客串情景喜劇《圓圓的故事》；同年11月，文雋、葉偉民執(zhí)導的功夫片《李小龍我的兄弟》上映，張一山在劇中飾演劉連光一角。2011年7月，參加東方衛(wèi)視綜藝節(jié)目《舞林大會》，并在10月9日的決賽中獲得冠軍；同年9月，在為慶祝中國共產(chǎn)黨建黨九十周年而制的歷史題材影片《建黨偉業(yè)》中飾演中國共產(chǎn)黨的創(chuàng)始人之一的鄧恩銘；同年，參演災難劇情片《南方大冰雪》飾演楊華華一角；同年與蔣小涵合作，出演劇情片《籃球公園》。

2025年6月，再度與楊紫合作，在電視劇《老爸回家》中飾演高賀；同年7月，出演首部時裝劇《星光都市2》，在劇中飾演有夢想又有藝術氣質的周浩；同年11月，參演講述80后父母輩愛情故事的電視劇《最愛·你》；同年，參演都市愛情電影《三個未婚媽媽》；隨后出演戰(zhàn)爭題材兒童劇《小小飛虎隊》，該劇講述了抗日戰(zhàn)爭時期小小飛虎隊的故事。

2025年，在都市家庭輕喜劇《食來孕轉》中飾5演馬瑞一角；同年，在軍旅題材電視劇《大熔爐》中飾演雖然外表痞氣，但內心真誠重情義、充滿正義感的小士兵徐小斌；同年7月，參演青春勵志喜劇電影《黃金福將》；10月，在電影《奪路而逃》中飾演男主角周曉易。

2025年1月，參演的抗日題材電視劇《殺寇決》在吉林衛(wèi)視播出，張一山飾演男主角陸子錚；同年4月12日，加盟CCTV6青春益智真人秀《?；ㄅc學神》，并擔任導師；11月，在網(wǎng)友投票評選出的“中國90后10大影響力人物”中，張一山排名第五；同年12月22日，與歌手丁丁共同主演的懸疑電影《隔離島》正式殺青。