2005年,参演首部电视剧《玉卿嫂》,正式进入演艺圈。2006年,参演电视剧《真情无限之继母》,饰演阿凡;同年自导自演话剧《和空姐同居的日子》。
2007年,参演话剧《艳遇》。2008年3月-2010年3月,与刘烨、袁泉联袂主演由孟京辉执导的话剧《琥珀》。
2011年,与蒋雯丽、邬君梅、梁静联袂主演都市情感电视剧《女人帮》,饰演从国外回来的都市型男叶平。
2012年5月,参与拍摄女性励志剧《娘要嫁人》,饰演才华横溢、富有情调的文艺青年戴世亮;9月,主演年代戏《乱世书香》,饰演温和儒雅,心地善良徐书成。
2013年3月29日,参演的喜剧电影《厨子戏子痞子》在全国上映;4月,在张涵予、刘烨、黄渤主演的电视剧《火线三兄弟》中饰演手段狠辣的特高课课长高木,该剧自4月27日登陆北京电视台影视频道后,单集最高收视逼近七个点,平均收视率接近六个点,获得北京地区同时段收视冠军。
2014年3月,主演的都市情感喜剧《一仆二主》在东方、深圳、山东、陕西四大卫视首播,剧中张鲁一饰演极品博士男齐建军;同年10月在抗战剧《红色》中扮演低调、内敛、谦卑的隐形男徐天;而在同时开播的《谈判冤家》中,张鲁一饰演海归总裁。
2015年,主演刘进导演的《我的老婆大人是八零后》,路奇导演的《东方战场》,以及高希希导演的《马上天下》;同年,主演谍战剧《麻雀》和电视剧《花开如梦》。
2016年,“热血探秘传奇巨制“《老九门》。参演奇幻青春剧《九州天空城》。参演近代革命题材电视剧《燃情大地》,饰演男一号马中秋。主演当代商战励志情感大剧《新海》。
2017年,主演苏有朋执导的悬疑电影《嫌疑人X的献身》;主演都市情感剧《这个世界不看脸》。
2019年11月20日,主演由陈铭章执导的都市情感剧《第二次也很美》在东方卫视播出,在剧中饰演严格的奶爸律师许朗;12月20日,出演的都市律政剧《精英律师》在东方卫视、北京卫视首播,并在爱奇艺、腾讯视频同步播出。
2020年,主演由张律执导的电影《柳川》。1月13日,主演的电视剧《新世界》播出。
进入演艺圈以后,张鲁一饰演了多个具有独特个性的角色,展现了他的文艺气质。在《火线三兄弟》中,他饰演的高木在心狠手辣、奸诈狡猾的性情之外也保留一些高雅的文艺情调;而在《女人帮》中,张鲁一更把自己的文艺时尚感表现得淋漓尽致。
在电视剧《一仆二主》中,张鲁一饰演的齐建军是一个典型的博士形象,出演这个人物的过程中也让张鲁一的喜剧功力得以展现,与张嘉译、闫妮上演对手戏,三人很是默契,张鲁一的演技也获得了他们的认可)。在电影《厨子戏子痞子》中,张鲁一扮演了日本大佐白川;在电视剧《火线三兄弟》中,他化身为特高课课长高木;张鲁一不仅将这两个反派人物演绎得入木三分,其冰冷却不失飒爽的形象,也让一些观众印象深刻
张鲁一毕业于中央戏剧学院99级导演系,因此对于表演有着更深一层的理解;此后张鲁一进入北京大学,取得了艺术硕士的学位,是一位名副其实的高学历演员。高学历其实代表着高的素质与丰富的内涵积淀,因此张鲁一对所演人物总是有着更多独到的理解。