1995年9月6日，考入上海电视台小荧星艺术学校学习影视表演专业。1997年8月，被选送到上海电视台小荧星艺术团，成为演员。1999年，出演第一部电视剧《上海沧桑》；同年，出演人物传记电影《小萝卜头的故事》，饰演主角小萝卜头。
2005年1月15日，与赵文卓、何润东等合作出演武侠电视剧《风云Ⅱ》；9月9日，出演人物传记电影《鲁迅》。2006年10月17日，与刘雪华主演民国情感剧《春天后母心》，剧中与刘雪华饰演一对母子。
2007年，与朱豪伟、黄达亮主演年代电影《风雨上海滩》；同年，与保剑锋、潘虹等合作出演悬疑古装电视剧《青天衙门》。2009年11月2日，出演家庭情感电视剧《错爱2》。2012年1月6日，与韩承羽、朴海镇等合作出演青春偶像剧《另一种灿烂生活》。2013年9月25日，与胡静、馨子出演年代爱情剧《泪洒女人花》。
2014年4月17日，与姚芊羽、翟天临等合作出演年代励志剧《大当家》；11月2日，因出演微电影《我的成人礼》获得第二届中国（武汉）微电影大赛金鹤奖最佳男主角。2015年3月，与佟丽娅、佟大为联袂主演古装爱情电视剧《爱无痕》，剧中饰演唐振邦；4月3日，与徐少强，卡特琳娜·莫里诺合作出演儿童魔幻电影《无敌小飞猪》；9月16日，主演校园青春电影《文艺编导班》，饰演楠竹珏；12月，与朱雨辰主演人物传记电影《换个活法》；同年，与左金珠联合主演古装喜剧《寻侠英雄传》。
2016年3月3日，与覃培军、梅寒等出演魔幻电影《西游记之锁妖封魔塔》，影片中饰演孙悟空。7月13日，与孟璐、崔成国主演网络古装剧《刀剑缭乱》。10月25日，与顾义伟、长谷川真理合作主演网络电影《异能机友之东京龙珠》。2017年4月，张植绿出演都市情感喜剧《爱的正确标记法》，剧中饰演成天乐。10月25日，与盛一伦、马思纯合作出演古装传奇剧《将军在上》。12月5日，与郑恺、郭碧婷等出演的动作传奇电视剧《国士无双黄飞鸿》播出。2018年12月21日，与张冰倩、张幂涵等主演的玄幻电影《戏命师之飞天神兽》上映。
2019年5月17日，与任逍遥、刘博群等联袂主演的玄幻喜剧电影《戏命师之阴阳师》优酷上映，并在片中饰演体内封印着飞天神兽的少年江五山。9月9日，与李光洁、费启鸣等合作出演的青春校园情感剧《我在未来等你》在爱奇艺播出，张植绿在剧中饰演老实憨厚、坚韧不拔的陈小武。
