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大学时期，张晨光就读于中国文化大学中国戏剧学系国剧组。
1983年，在张佩华、侯冠群主演的电视剧《少年十五二十时》，饰演柯正刚。
1984年，搭档寇世勋、沈海蓉主演爱情伦理电视剧《一剪梅》，饰演邢正杨。
1990年，在电视剧《她的成长》中饰演纪方。
1992年，以《京城四少》荣获金钟奖电视最佳男演员奖。
1994年，与俞小凡合作主演电视剧《杨乃武与小白菜》，在剧中饰演杨乃武。
1995年，在鞠觉亮执导的电视剧《燃烧的太阳》中饰演程震东。同年搭档俞小凡、潘仪君主演爱情故事电视剧《春风不问路》，饰演冯君达。
1996年，搭档叶全真、韩湘琴主演电视剧《山水有相逢》，饰演王振伟。
1998年，在潘仪君、江淑娜主演的电视剧《女人三十》中饰演顾邦伟。
1999年，与张玉嬿、于佳卉合作主演电视剧《乞丐郎君千金女》，在剧中饰演薛平贵，该剧由冯凯指导，同年在台湾上映。
2000年，与邱心志、黄奕合作领衔主演电视剧《卧虎藏龙》，饰演铁小贝勒。
2002年，搭档陈美凤、江宏恩参演爱情电视剧《世间路》，饰演廖国辉。
2003年，在高明伟、赵擎主演的喜剧《家有日本妻》中饰演林家安。
2004年，再以《日正当中》获得电视金钟奖戏剧类男主角奖。2005年与陈浩民、郝蕾主演历史古装剧《烟花三月》，饰演孙延龄。同年主演《爱你不容易》饰演罗丹。
2006年，搭档吴君如、于和伟主演电视剧《我爱芙蓉姐》，饰演卢大辉。同年在电视剧《新昨夜星辰》中饰演邱明渊。
2007年，在《奋斗》中饰演佟大为的父亲徐志森。在《千山暮雪》饰演温峥嵘的父亲慕长河。同年在《如意》中饰演叶海山。在《敲敲爱上你》中饰演一位偏执的父亲。
2008年，在苏有朋、韩雪主演的电视剧《热爱》中饰演沈思行。在富大龙、隋俊波主演的电视剧《罪爱》中饰演邹正。
2009年，主演爱情台湾电视剧《七夕花》，饰演王一帆。同年在柯钦政执导的电视剧《敲敲爱上你》中饰演姚万传。在戴君竹、刘恺威主演的以上海和台湾为背景的电视剧《我在1949等你》中饰演唐浩仪。
2010年，领衔主演台湾偶像剧《我的排队情人》，饰演张大宝。同年在李慧珠执导的宫廷悬疑魔幻剧《唐宫美人天下》中饰演长孙无忌。
2011年，主演古装爱情剧《倾城雪》，饰演江学文。同年，在张自强执导的电视剧《如意》中饰演叶海山。在刘恺威、颖儿主演的电视剧《千山暮雪》中饰演慕长河。
2012年，在《倾城雪》中饰演明代儒商。同年在冯小刚导演的《一九四二》中饰演张厉声。
2013年，在《辣妈正传》中饰演洛天。同年在刘一志执导的电视剧《决战前》中饰演冯楚良。
2014年，在姚芊羽、翟天临主演的电视剧《大当家》中饰演程逸飞。
2015年，在《你是我的姐妹》中饰演集团总裁蒋大伟。领衔主演青春悬疑武侠剧《仙侠剑》饰演宋宁远。饰演抗战剧《野山鹰》中的王伯雄。在军旅剧《雪域雄鹰》中饰演荣之跃。
2016年，参演的都市励志大剧《你好乔安》与《情满雪阳花》播出。在都市情感剧《太太万岁》中饰演楚杰。同年，拍摄了抗战剧《灰雁》，饰演许非凡。拍摄了《真爱的谎言之破冰者》，在其中饰演反面人物蔡炳坤。
2017年，在《怒海红尘》后更名为《猛虎特战队》中饰演商界大亨楚天辰。参演的电视剧《欢乐颂2》播出，在剧中饰演包奕凡的父亲。在警匪题材巅峰力作《卧底归来》中饰演金飞。同年拍摄了蓝色青春励志偶像剧《游泳先生》。2017年8月30日，由丁黑执导的年代剧《那年花开月正圆》在东方卫视、江苏卫视首播，张晨光饰演泾阳富商吴家的大当家吴蔚文。
2018年，出席央视春晚并表演小品《回家》。在都市题材电视剧《新围城》中饰演李双全。在由正午阳光影视出品，简川訸执导的电视剧《都挺好》中饰演蒙志远。在《长河落日》中饰演叶碧莹的父亲，三灶岛的精神领袖叶德公。在7月27日上映的电影《西虹市首富》中饰演金先生。在《邓丽君之我只在乎你》中饰演汪仲文的父亲汪以安。在以改革开放下经济的发展为背景的现实主义题材电视剧《风再起时》饰演张为。在《你和我的倾城时光》中饰演程峰。5月28日，美食题材的青春励志剧《像我们一样年轻》登陆湖南卫视，张晨光饰演高兴的父亲、“纠结虎爸”高放山。在8月至10月录制的北京卫视综艺《跨界喜剧王第三季》中突破自我化身“百变萌大叔”，刷新观众对以往的形象的思维定式，再次令大家眼前一亮。以最高票数荣获冠军，当选第三季跨界喜剧王“真正王”。于2018年10月底开机的《凤唳九天》中饰演窦士明。
2019年12月1日，主演的都市情感轻喜剧《热爱》播出。
张晨光的表演内敛而沉稳，多部经典剧中饰演老爸的张晨光成为年轻人心目中的成功形象典范。张晨光饰演的黄飞鸿虽然身手不如李连杰、赵文卓等功夫明星，但是他的凛然正气给人留下了印象。
张晨光虽然已经贵为戏骨级别，但他睿智豁达，有着成熟版“高富帅”的气质。