2011年，张羽霖考入上海戏剧学院导演系（本科）。大三时，被选拔参加了铃木忠志的戏剧工作坊，参与了《辛德瑞拉》的演出。

2015年3月，张羽霖被哥伦比亚大学表演系研究生录取，后取得哥大戏剧表演艺术硕士学位。2016年，张羽霖自编自导自演的话剧《Sa Lo May》公演。

2019年6月6日至8日，张羽霖在国家大剧院出演铃木忠志执导话剧《李尔王》，在剧中饰演李尔的小女儿考狄利娅；12月14日，以朗读嘉宾身份参与《玩偶之家·下集》朗读会，饰演艾美。

2020年5月10日，张羽霖出演由郭昊阳执导的都市青春励志网剧《再靠近一点点》在山东烟台开机。