2009年，首次触电拍摄微电影《落樱》。2013年，正式开始演艺生涯，拍摄电视剧。2014年，出演抗战剧《二炮手》，凭借“凌织羽”一角获得第2届横店影视文荣奖好佳女配角奖[3] 。2015年，主演古装网剧《太子妃升职记》，因饰演太子妃张芃芃受到更多关注。2016年，主演古装奇幻电影《鲛珠传》，成为巴黎欧莱雅代言人之一，主演的首部电影《从你的全世界路过》上映，主演武侠剧《武动乾坤》饰演应欢欢，还出演了古装电影《妖猫传》。
张天爱在高中时期前往日本留学[4] ，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[2] 。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[5] 。
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[6] 。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[7] ；她也凭借该角色在2015年横店影视节暨第2届文荣奖中获得好佳女配角奖[3] 。
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[8] 。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[9-10] 。
《太子妃升职记》剧照(14张)
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[11] 。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[12] 。2月6日，参加湖南卫视综艺节目《快乐大本营》[12] 。2月22日，参加湖南卫视元宵喜乐会[13] 。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[14-15] 。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》[16] ；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[17] 。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[18] 。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[19] 。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[20] 。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[21-22] 。10月2日，受品牌邀请首次出席巴黎时装周[23] 。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[24] 。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[25] 。11月14日，主演的改编自天蚕土豆小说、张黎执导的的古装武侠剧《武动乾坤》开机，饰演灵动俏皮的冰主应欢欢[26] 。11月20日，在陈凯歌执导的古装电影《妖猫传》中饰演胡姬玉莲[27] 。12月31日，加盟湖南卫视跨年演唱会，担任开场歌舞秀嘉宾