2003年11月28日，张艺航参演的电视剧《画魂》在南京电视台首播，他在剧中饰演美校同学。2014年，张艺航出演王响伟执导的年代剧《群英会》，他在剧中饰演于永泽。2016年9月19日，张艺航参演的战争剧《家国恩仇记》播出，他在剧中饰演马三马营长。

2017年1月31日，张艺航出演的战争剧《大西北剿匪记》在东方电影频道首播，他在剧中饰演卞大力；2月28日，与程也晴、龚叶轩等共同主演的青春爱情喜剧片《网红是怎样倒下的》上映；8月23日，与陈依婷、程也晴等主演的电影《天亮了请睁眼》上映；11月6日，参演的都市职场剧《猎场》播出，他在剧中饰演警察；12月22日，与骆达华、朱振莹等主演的电影《本色英雄》上映。

2018年3月22日，张艺航与王笑天、陈奕妃等领衔主演的悬疑惊悚电影《71号公寓》正式上线，他在片中饰演性格豪爽总是为张天出头却始终身份成谜的莫涛；6月11日，与郑成华、郑文蓉等人联合出演的动作爱情奇幻励志电影《选美计双生天娇》在优酷视频播出；9月6日，与高上淇、朱笛儿、赵闪闪等联袂主演的爱情悬疑电影《看不见的恋人》在搜狐视频独家播出。

2019年2月21日，张艺航参演的古装剧《永乐传奇》在PP视频全网首播，他在剧中饰演谢缙。2020年10月20日，张艺航与李亭哲、刘一含等主演的热血青春年代剧《青春追梦人》开机，他在剧中饰演代课老师邹梓轩。

2021年1月10日，张艺航出演的脱贫攻坚题材剧《江山如此多娇》在湖南卫视首播，在剧中饰演杨主任；2月1日，出演的重大革命历史题材剧《觉醒年代》播出，他在剧中饰演中国工人运动的杰出领导人李立三；3月1日，出演的都市情感剧《爱的理想生活》在湖南卫视首播；5月11日，出演的革命历史剧《大浪淘沙》播出，他在剧中饰演中国共产党早期领导人之一黄公略 ；5月25日，出演的革命历史剧《光荣与梦想》播出，他在剧中饰演主席秘书叶子龙；6月7日，出演的谍战剧《叛逆者》在央视八套播出，在剧中饰演特色宋立诚；9月8日，出演的近代传奇剧《光芒》播出，他在剧中饰演军统特务吕再行。