1998年，张晓谦参演了首部电视剧《快乐七八岁》；同年，参演家庭情感剧《母亲》，饰演红兵的外甥量量，后中途息影十年完成学业。

2013年，张晓谦回归荧屏，并出演了古装传奇剧《兰陵王妃》，在剧中饰演司空府管家楚临西。2014年，在由王琳、潘粤明领衔主演的都市情感剧《多少爱，可以重来》中饰演林凡一角。

2015年7月30日，由黄渤、刘向京领衔主演的年代剧《青岛往事》首播，张晓谦在剧中饰演活泼乐观的小楚；9月19日，由孔笙、李雪联合执导的古装权谋剧《琅琊榜》播出，张晓谦在剧中饰演云南穆府小王爷穆青一角，并凭该角色获得关注；10月14日，其参演的少数民族题材剧《丝绸之路传奇》播出；同年11月，他还主演了话剧《春之觉醒》，饰演男一号梅尔吉奥。

2016年4月18日，由孔笙、简川訸联合执导的都市情感剧《欢乐颂》播出，张晓谦在剧中饰演富二代姚滨；同年7月，与雷佳音、邓家佳合作出演了都市生活剧《我不是精英》；9月29日，其参演的古装传奇剧《兰陵王妃》播出；10月24日，在播出的爱情悬疑剧《如果蜗牛有爱情》中饰演因爱入魔的刀片犯杨宇；12月19日，根据天下霸唱同名小说改编的网络季播剧《鬼吹灯之精绝古城》播出，张晓谦在剧中饰演考古小分队成员尕娃。

2017年2月11日，与王雅洁一同登上央视元宵晚会，并演唱歌曲《清晨我们踏上小道》；5月11日，其参演的都市情感剧《欢乐颂2》播出，张晓谦在剧中继续出演姚滨一角；同年，参演古装剧《知否知否应是绿肥红瘦》，饰演盛家二少爷盛长枫；11月22日，其参演的都市生活《我不是精英》首播，并在剧中饰演风趣幽默的公子哥费明月13日，与张一山、蔡文静合作主演的悬疑爱情剧《柒个我》在腾讯视频播出，张晓谦在剧中饰演颇具神秘感的推理小说家白向荣，并凭借该角色获得第2届网影盛典最具人气网络剧男演员奖。

2018年4月10日，其搭档戚薇主演的都市剧《北京女子图鉴》播出，张晓谦在该剧中饰演陈可的男闺蜜卢家凯；10月12日，与黄轩、杨颖合作出演的互联网创业题材剧《创业时代》首播，剧中饰演天赋极高的互联网IT男卢卡。

2019年4月，搭档孙俪、罗晋出演现实主义都市话题电视剧《卖房子的人》；6月9日，其特别出演的青春励志剧《陪你到世界之巅》在芒果TV播出。