张天爱在高中时期前往日本留学 ，学习服装设计，之后在北京电影学院进修。2009年，受好友韩国导演韩承桓的邀请，拍摄其毕业作品微电影《落樱》，首次触电的她在片中与还是练习生的金秀贤合作 。之后以广告演员身份入行，结识了一些导演和制片人，得到了些许角色，并于2012年签约了喜天影视 。2013年，在海清、张译主演的都市生活轻喜剧《抹布女也有春天》中饰演一个公司职员。2014年9月，在腾讯自制的网络情景喜剧《怪咖啡》中饰演失意海归女演员朱丽叶，后成为咖啡店店员，乐观开朗、貌美如花 。12月，出演孙红雷、海清主演的抗战剧《二炮手》，在剧中饰演了机智傲娇的日本军医凌织羽，与孙红雷上演对手戏，因而受到关注 ；她也凭借该角色在2015年横店影视节暨第2届文荣奖中获得最佳女配角奖 。2015年，与朴海镇、张亮、薛之谦合作拍摄都市剧《男人帮·朋友》，在该剧饰演女二号穆天，在感情上可悲、可怜的角色 。同年12月，主演乐视自制的古装网络剧《太子妃升职记》，饰演太子妃张芃芃，从现代直男穿越为古代太子妃，演绎男女双重性格，剧集收官时网络播放量达到26亿，因此受到了更多的关注 。 2016年1月7日，出演改编自同名小说的都市爱情网剧《我的朋友陈白露小姐》开机 。1月30日，随“太子妃”剧组参加湖南金鹰卡通频道益智闯关节目《疯狂的麦咭第三季》的收官之战，完成综艺首秀 。2月6日，参加湖南卫视综艺节目《快乐大本营》 。2月22日，参加湖南卫视元宵喜乐会 。3月，与王大陆搭档主演古装奇幻电影《鲛珠传》，演绎侠女角色 。5月6日，确认与邓超搭档主演改编自张嘉佳同名小说的爱情电影《从你的全世界路过》 ；还参加了浙江卫视竞技真人秀节目《奔跑吧兄弟第四季》第4期青春校园特辑 。6月7日 ，出演的都市爱情剧《我的朋友陈白露小姐》在爱奇艺播出，演绎温柔善良的海棠 。7月29日，正式加入巴黎欧莱雅明星梦之队，成为代言人之一 。8月29日，跨界推出首张单曲《我们之间》，由张嘉佳、赵兆作词，赵兆作曲 。9月29日，首部主演的爱情电影《从你的全世界路过》上映，她在片中饰演平凡懦弱、为爱付出的电台实习DJ幺鸡，影片票房破8亿 。10月2日，受品牌邀请首次出席巴黎时装周 。10月15日，以“跨屏爱豆”的身份加入第十一届金鹰节互联盛典主持阵容 。10月25日，出席喜剧电影《父子魂斗罗》定档发布会，饰演女主角卤煮西施刘雯 。11月14日，主演的改编自天蚕土豆同名小说的青春武侠剧《武动乾坤》开机，饰演应欢欢 。11月20日，确定出演陈凯歌执导的古装电影《妖猫传》，饰演胡姬玉莲一角 。