张欣源于2013年开始参演电视剧，先后出演了《
紫钗奇缘》《
红狐》《
戴流苏耳环的少女》等电视剧。2016年首次在电影《
龙拳小子》中出演。之后于2018年先后出演电影《
御龙修仙传》《我的艺术老师》《食魂》。张欣源也因在《御龙修仙传》出演
剑灵一角为观众所熟知。同年在电视剧《
知否知否应是绿肥红瘦》中出演。次年，张欣源出演电影《
宋快递》并首度挑战女扮男装。截至2021年，张欣源先后于《碧血锦衣卫》《男主大甩卖》《
蛇之女》等电影中扮演主要角色，并出演电视剧《
清平乐》《
没有秘密的你》《
且听凤鸣》。
张欣源曾凭借在电影《宋快递》出演
岳银瓶一角获得“光年杯”第九届北京国际网络电影展最佳女主角奖项。
2013年8月14日，张欣源首次参演的电视剧《
紫钗奇缘》正式开播，张欣源扮演角色许如是。之后张欣源在电视剧《
红狐》《
戴流苏耳环的少女》中出演。2016年，张欣源首次出演电影《
龙拳小子》。2018年，张欣源在玄幻古装网络电影《
御龙修仙传》出演，扮演
剑灵一角，并凭借该角色为观众所熟知。同年还出演了电影《我的艺术老师》《食魂》以及电视剧《
知否知否应是绿肥红瘦》。
2019年9月30日，张欣源参演了由
秦教授执导的古装喜剧电影《
宋快递》，在电影中扮演率真开朗、敢爱敢恨的岳飞之女
岳银瓶，并在影片中首次挑战女扮男装。次年1月7日，“光年杯”第九届北京国际网络电影展表彰盛典在北京举行，张欣源凭借在《宋快递》中扮演的岳银瓶一角获得了第九届“光年杯”最佳女主角奖项。
2021年，张欣源在电影《男主大甩卖》《
蛇之女》《生机》中出演，次年出演由江匯丙执导的爱情电视剧《南城以北待温良》，扮演角色
慕北。
2022年7月7日，张欣源参演的电影《
天地浪子》上映。2023年8月7日，由张欣源参演的电影《
超能透明人》在
爱奇艺平台独家上线。2024年7月27日，张欣源出演的古装武侠题材电影《赊刀人》播出。