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，搭档黄晓得，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。
