2006年,周星驰自导自演的科幻喜剧电影《长江7号》开拍,张雨绮饰演周铁的爱人袁老师,该片是张雨绮在一个暑假拍的几场戏,开机时才与周星驰正式见面。这一年10月,《长江7号》杀青,张雨绮随即加盟冯德伦导演、韩三平、崔宝珠、周星驰监制的喜剧影片《跳出去》。
2007年2月,张雨绮主演周星驰监制的日本喜剧动作电影《少林少女》;6月,客串的爱情影片《夜·上海》上映,是她在大银幕上首次亮相。
2008年,张雨绮在徐克导演的《女人不坏》中突破年龄界限,演绎聪明漂亮、势利而有才华的30岁商界女强人唐露,周迅、桂纶镁、张雨绮等三位主演当中,以张雨绮饰演的唐露最为时尚美艳,也主演了广告短片《露得清八方解码》,成为百度娱乐沸点2008年最热门新晋演员。
2009年,张雨绮接连主演了香港喜剧电影《财神到》和古装武侠片《刀见笑》,在《刀剑笑》中饰演青楼花魁“寐娘”,浓妆艳抹,一改素颜清秀形象,造型艳丽勾人魂魄,又颇似林青霞的“东方不败”的造型。
2010年,张雨绮在王全安导演的《白鹿原》中饰演纯朴、善良、无助、无辜而又劣迹斑斑的女一号田小娥。
2011年,张雨绮出演《钱学森》女一号蒋英,无论是外形还是气质,都较为贴近蒋英原型。
2013年5月14日,张雨绮亮相第66届戛纳国际电影节开幕红毯,这是她继柏林电影节推广大使之后,再次受邀亮相欧洲电影节,也是她戛纳电影节红毯首秀。
2014年11月25日,张雨绮等主演亮相上海浪漫喜剧电影《情敌蜜月》关机发布会。
2014年10月至2015年2月,主演周星驰执导的爱情喜剧电影《美人鱼》,饰演女富豪李若兰。
2015年3月主演冒险科幻电影《蒸发太平洋》,饰演果敢、有担当的机长若欣;12月,主演电影《不期而遇》。
2016年10月,加盟陈凯歌导演古装电影《妖猫传》。
2017年,主演的现代玄幻剧《幻城凡世》在网络播出,该剧再续了《幻城》跌宕起伏的轮回故事,张雨绮在剧中饰演经历七生转世后的梨落洛洛;同时,该剧也是张雨绮首次出演的电视剧。
2019年12月31日晚,张雨绮工作室发布公告,宣布与壹心娱乐结束合作关系。
2011年4月18日,张雨绮与大20岁的王全安在西安领取结婚证宣布结婚。2014年9月15日晚,张雨绮微博发文回应丈夫王全安嫖娼一事。2015年7月2日晚,张雨绮微博发文宣布与王全安离婚。
2016年10月26日,张雨绮在微博正式公布,与相识七十天的富商袁巴元结婚;次年10月,张雨绮生下了龙凤胎。2018年9月24日,张雨绮与丈夫发生家庭纠纷;9月27日,张雨绮的经纪人通过微博宣布,双方已协议离婚。
2012年3月,张雨绮出席巴黎时装周。
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