2014年9月，张皓宇出演由何泰然、麒麟博士执导的都市爱情剧《搭讪大师》，在剧中饰演林耀。

2015年8月，张皓宇与杨洋出演林玉芬执导的纯爱偶像剧《微微一笑很倾城》，在剧中一人分饰两角，分别饰演武林高手“天下大义”和惟命是从的男宠。

2016年2月，张皓宇搭档张翰、曾志伟出演由李东勋、陈珂执导的悬疑剧《十宗罪》，在剧中饰演鲜肉君李元亮；11月，搭档张靖宜主演青春剧《神精学妹》，在剧中饰演静若处子动若脱兔的国民校草林浩。

2021年12月9日，主演的奇幻爱情剧《我是岁月你是星辰》播出，在剧中饰演威廉。

2022年，参演电影《逃学神探》。

2023年3月，主演的民国探案剧集《双生萌探》在横店开机。