2014年12月23日，其主演的电影《智取威虎山》在全国各大院线上映。张涵予在这部电影中饰演“杨子荣”一角。[24]
2015年，加盟张艺谋执导好莱坞魔幻电影《长城》[25] 。9月，张涵予、彭于晏、冯文娟主演的警匪动作大片《湄公河行动》在曼谷正式开机[26] 。
2016年，6月加盟吴宇森执导的重拍版《追捕》[10] 。为史诗动作冒险影片《奇幻森林》中文版主角黑豹巴希拉配音[27] 。9月30日，主演的警匪动作片《湄公河行动》上映，蝉联单日票房及上座率冠军，被网友称作“国庆档好强势影片”[9] 。
2017年，联袂福山雅治主演吴宇森执导的电影《追捕》，饰演杜秋[28] 。2017年5月主演电影《抢红》5月19日全国上映
