2011年4月，參與劉江執(zhí)導的抗日戰(zhàn)爭劇《亂世三義》，飾谷仁義 ;5月，加盟王志飛主演的懸疑劇《攻心》，飾軍政會主任劉安國 ;6月，拍攝惠楷棟執(zhí)導的公安題材作品《緝毒精英》，飾反派甘健[ ;11月，參與家庭倫理劇《告訴我你愛我》的拍攝，飾齊振華 。

2012年1月，搭檔唐嫣、羅晉主演內(nèi)首部動作偶像諜戰(zhàn)劇《X女特工》，飾高義山 ;6月，搭檔沙溢、羅海瓊主演諜戰(zhàn)劇《錯伏》，飾特工劉福林。

2013年10月，加盟羅晉、呂一主演的諜戰(zhàn)劇《爸爸父親爹》，飾天津警察局局長季明宇 。2015年6月，張晞臨與張嘉譯倪大紅主演《后海不是�！�，在劇中飾演片警王響晴，獲得觀眾的一致好評，他與二哥張嘉譯和大哥倪大紅三人間的情義考驗，成為本劇最大的亮點。