2014年12月，在新浪爱豆抱抱活动上宣布正式签约北京稻草熊影视，走上演艺道路。 2015年1月，参演由黄伟杰执导、赵丽颖、陈伟霆、吴奇隆等主演的电视剧《蜀山战纪之剑侠传奇》 ；6月参演 由袁姗姗、陈晓等主演的电视剧《云巅之上》；8月参加芒果TV互动真人秀《完美假期》； 11月与叶祖新、黄世超、杨世瀚共同演唱的电视剧《蜀山战纪》片尾曲《我就是我》发布单曲 。同年，拍摄了首部电影作品《爵迹》，饰演冷酷无情的神斯 。2016年，参演民国玄幻爱情剧《半妖倾城》，饰演徐少白； 4月，参加深圳卫视大型明星环球竞速真人秀《极速前进第三季》。 5月，主演玄幻探险网剧《月之子》，饰演男主角岳浩轩。 7月，张思帆首次主演古装剧，在传奇历史剧《回到明朝当王爷之杨凌传》中饰演锦衣卫伍汉超 。