2007年因参演电影《天堂口》而出道。
2009年出演谍战剧《决战南京》。
2012年因参演抗日战争剧《我的抗战》而受到关注。
2013主演了励志警匪剧《刑警博客》，同年出演喜剧电影《疯狂的导演》。
2014年参演抗战剧《十送红军》演技获肯定 。
2015年，张殿伦出演田羽生执导的喜剧爱情片《前任攻略2》。
2018年5月，参与录制东方卫视体验型励志综艺节目《青春同学会》。
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