2007年，出演《家有儿女4》继续饰演刘星一角，至此家有儿女系列四部作品完结;同年，出演由尚敬执导的情景喜剧《妙想天开》，饰演阿甘一角;同年，在《生于80后》之中饰演了一个十七岁的少年刘刀。因为父亲去世，不得不由父亲的小妻子安雯充当他的监护人，两个人互相看不顺眼，却意外地在磕磕绊绊之中酝酿出了亲情。
2008年，出演由林浩然执导的少年励志电影电影《扣篮对决》，在影片中饰演篮球队队员猴子，该片是张一山首次参与拍摄的电影。
2009年，与成龙共同主演儿童电影《寻找成龙》，张一山饰演了一个因喜爱武术而去寻找成龙学功夫的少年，该片所有武打戏份张一山均亲自完成没有用替身;同年，与《家有儿女》原班人马共同出演儿童剧《不想长大》。
2010年，客串情景喜剧《圆圆的故事》，该剧讲述了贾圆圆大学毕业后来到了小时候居住的社区，踌躇满志的她步入社区工作的故事;同年11月出演文隽、叶伟民执导的功夫片《李小龙我的兄弟》上映，张一山在剧中饰演刘连光一角。
2011年9月，在为庆祝中国共产党建党九十周年而制历史题材影片《建党伟业》中饰演中国共产党的创始人之一的邓恩铭同志;同年10月9日，在东方卫视《舞林大会》中赢得冠军;同年，参演灾难剧情片《南方大冰雪》饰演杨华华一角;同年与蒋小涵合作，出演剧情片《篮球公园》。
2012年6月，再度与杨紫合作，在电视剧《老爸回家》中饰演高贺;同年7月，出演首部时装剧《星光都市2》，在剧中饰演有梦游有有艺术气质的周浩;同年11月，参演讲述80后的父母辈爱情故事的电视剧《最爱·你》;同年，参演都市爱情电影《三个未婚妈妈》;随后出演战争题材儿童剧《小小飞虎队》，该剧讲述了抗日战争时期小小飞虎队的故事。
2013年，客串出演电视剧版《失恋33天》;同年，主演由魏永刚执导的战争、励志、轻喜剧《大号小兵》。
2014年，在都市家庭轻喜剧《食来孕转》中饰演马瑞一角;同年，在军旅题材电视剧《大熔炉》中饰演虽然外表痞气，但内心真诚重情义、充满正义感的小士兵徐小斌;同年7月，参演青春励志喜剧电影《黄金福将》。
2015年1月，参演的抗日题材电视剧《杀寇决》在吉林卫视播出，张一山饰演男主角陆子铮;同年4月12日，加盟并担任CCTV6首档青春益智真人秀《校花与学神》的导师;11月，在网友投票评选出的“中国90后10大影响力人物”中，张一山排名第五;同年12月22日，与歌手丁丁共同主演的悬疑电影《隔离岛》正式杀青，该片于2016年9月全国上映 。
2016年，主演电视连续剧《我的父亲我的兵》;同年5月，主演的刑侦题材网剧《余罪》网络首播，张一山在剧中饰演一名刚从警校毕业就进入贩毒团伙中的卧底警察余罪，该剧播出半个月网络点击率超过4.5亿，并获得良好口碑;同年6月主演古装青春偶像剧《重耳传》饰演夷吾;主演农村题材剧《青谷子》，饰演焦大楼。
登录秀目号，与万千网友互动