2003年，参演电视剧《又见橘花香》，扮演角色骆纪东，与演员陈怡蓉、陈司翰合作出演 。

2007年，张孝全与郭碧婷在《沉睡的青春》中演对手戏 。

2008年，大S、张孝全、彭于晏与东明相联合主演的电影《爱的发声练习》 。9月，张孝全与蔡淑臻合作出演电影《练·恋·舞》杀青 。

2011年，杨丞琳和张孝全主演偶像剧的《醉后决定爱上你》 。

2012年凭电影《女朋友、男朋友》获得第14届台北电影节最佳男主角，第7届APN亚太制片人年会年度优秀男演员奖，提名第49届金马奖、第55届亚太影展、2013年第7届亚洲电影大奖的最佳男主角奖。

2013年8月29日，由黄真真执导，白百何、张孝全和范玮琪等主演的都市爱情片《被偷走的那五年》在内地公映 。

2015年7月，主演的爱情喜剧电影《婚前合约》在广州开拍 ，张孝全饰演的快递员肖博。张孝全领衔主演的电影《谜城》于7月30日全国上映 。

2016年11月25日，其主演的动作片《冲天火》将在全国上映 。