2003年,在校期间的张旸参演社会题材剧《撑起生命的蓝天》,这是她的电视剧处女作。
2006年,在路奇执导的古装电视剧《日月凌空》中饰演唐代的才女上官婉儿。同年参演甄人自编自导的沙漠公路电影《塔克拉玛干》。
2007年,在蒲腾晋执导的古装轻喜剧《壮士出征》中饰演紫霞。同年与江一燕、樊尚宏共同主演爱情悬疑电影《鱼不在水里》,在片中饰演卖鱼的女孩小鱼。
2009年,参演许鞍华执导的剧情电影《天水围的夜与雾》,在片中饰演性格内向、不善言辞的乡下姑娘王晓玉。同年在翁子光执导的爱情电影《明媚时光》中饰演怀孕的妓女。
2010年8月,参演的年代军旅剧《兵团往事》在新疆芳草湖拍摄,张旸在剧中饰演作风不正并且诡计多端的何小桃。10月,在反映百姓迁徙的都市情感剧《叶落长安》中饰演土生土长的陕西农村姑娘翠花。12月,与袁姗姗、张光北共同主演剧情电影《巫山梦》,在片中饰演巫山姑娘秀兰。同年在姚笛主演的古装神话剧《嫦娥奔月》中分饰天羽、天翼两个角色。
2011年4月,在周友朝执导的情感题材剧《金羊毛》本分守己的农村妇女水英。11月,出演姚晓峰执导的灾难题材剧《唐山大地震》。
2012年,与吴京安、肖光奕共同主演都市情感剧《都是兄弟》,在剧中饰演温婉知性的都市美女叶馨。
2016年1月29日,参演的公路喜剧电影《我的“狐朋狗友”》上映。