1996年,出演第一部根据明代袁了凡先生的真实传奇故事改编的电影《了凡四训》,饰袁了凡。1998年,参与郑洞天执导的近代革命剧《故园秋色》,出演陶铸造。1999年,参与改编自古龙同名武侠小说《小李飞刀》,并且是他首部电视剧。2002年,在刘二威执导的古装言情剧《浪迹天涯》中出演角色林白。2003年,搭档黄晓明,主演朱德成执导的《风流少年唐伯虎》,张明健饰演杭州才子宋仁杰；同年,主演《至尊红颜》,出演狄仁杰一角。2007年4月,在我国第一部真正意义上的“茶文化”古装剧《铁观音传奇》中,张明健饰演反一号陈鸿逵。2009年11月,加盟红色剧《大营救》,出演足智多谋的“文观涛”。2010年7月,在央视剧《洪湖赤卫队》中饰演亦正亦邪的张副官；11月,主演由沈雷执导的谍战剧《博弈》,在剧中出演以酒商的身份为掩护的刘子豪；张明健主演建党90周年献礼影片系列之《洪学智黑河剿匪》,饰演有勇有谋,情义两全的男一号洪学智。2011年5月,张明健参与拍摄根据青少年队伍的事迹改编而成的《少共国际师》,饰演万冬如；又在侯明杰执导的谍战剧《香草美人》中,塑造了正直勇敢的共产党员“萧之峰”；6月,在建党90周年的献礼剧《夺粮剿匪记》中,张明健饰演参谋长武志国；11月,主演谍战电影《傅继泽锄奸》,出演男一号共和国名将傅继泽。2012年,在温情抗战剧《穿越烽火线》中,张明健扮演“叛徒”魏永刚；9月,参演根据南通创业者为原型改编的电影《心路》,饰演陈新全。2013年5月,参与姚远执导的年代励志戏《我在北京·挺好的》,饰演身陷四角情的曹力章；10月,搭档凌潇肃,戴娇倩主演长篇战争励志剧《烽火青春》,饰演现代版陈世美“吴华”；同年参演石明华执导的讲述大汉口百年沧桑的电影《孕城》,其中男一号刘宗祥是由张明健所扮；在刘信义执导的电影水浒人物谱之《轰天雷凌振》中,张明健饰演第一火炮专家凌振。2015年3月,拍摄情感励志剧《俺娘田小草》,并与闫学晶,王丽云合作此剧。2019年10月16日,与李君峰,吴其江等合作主演的抗战剧《一马三司令》首播。2022年2月20日,参演的年代情感剧《光阴里的故事》播出。
张明健敬业,在屏幕上给人的是一种俊朗儒雅,睿智冷静的形象。在拍摄《夺粮剿匪记》时,室外零下15度的低温,脱光了上身在铁桶里拍摄,整理都粘在桶里了,剧组上下无不对他的敬业精神称赞有加。张明健可以挑战憨实的工人到睿智的地下党,也可以从阴郁的特工人员转变到心狠的侩子手,这些造型和角色他都可以拿捏到位,被称“百变帝”。军旅剧照张明健剧照及生活照生活照