1973年，张瑜从华山中学初中毕业后进入上海电影制片厂，开始演员生涯，同年首次参与拍摄电影《一分之争》。
1977年，在谢晋执导的影片《青春》中饰演金阿燕，之后又在影片《啊！摇篮》中饰演了一位延安保育院老师梁燕，获得好评。
1980年，与郭凯敏主演影片《庐山恋》，在片中饰演周筠，成功地塑造了一位自小生长在海外，却对祖国怀有赤子之心的少女形象，凭借该片获得第4届大众电影百花奖最佳女主角奖。同年她在影片《巴山夜雨》中饰演女主角刘文英，这是一个深受“四人帮”极左思想毒害的女青年形象，获得第1届中国电影金鸡奖最佳女主角。
1981年，主演影片《知音》和《小街》，同年她成为中国电影史上第一位一年内连获四冠的演员，
分别为：金鸡奖、百花奖、文汇奖、政府奖。并随中国电影代表团去澳洲访问。
1984年，在谢铁骊执导的《清水湾，淡水湾》中饰演顾婷婷，在孙道临执导的《雷雨》中饰演四凤，还主演了董克娜执导的《明姑娘》。
1985年，留学美国加州州立大学北岭分校，学习电影电视制作，后攻读硕士学位。
1991年开始，张瑜在台湾拍戏三年，除了《一代名妓李师师》外，还拍了《黄土地外的天空》、《纸婚》、《红花记》、《斩王爷》等电视剧。
1993年，回大陆重返影坛，选择的第一部戏是张建亚执导的《王先生之欲火焚身》。并于同年荣获中国电影表演艺术学会奖表演艺术家特别贡献奖称号。
1995年，回到北京后，张瑜先主演电视剧《梦断情楼》。然后以制片人身份参与制作了影片《太阳有耳》，获得第46届柏林国际电影节最佳导演银熊奖和影评人最佳故事片奖。在第二部“太阳”片《太阳火》中除了担任制片人与女主角外，还参与了导演工作。
1999年，在《诚信无价》、《未列入名册》几部电视剧中张瑜既是制片，又是主演。
2004年，张瑜首次拍摄纪录片《中国电影在上海》，片中汇集了各个时代中国电影人在电影艺术上的心路历程，这是给中国电影百年诞辰的献礼。
2005年，投资拍摄影片《鲁迅》，在片中出演鲁迅的妻子许广平，同年张瑜还主演了2005年感动中国第一人的主旋律影片《任长霞》，两部作品分别获得第11届中国电影华表奖优秀夏衍剧本文学奖和最佳故事片奖。
2006年，在宋江波执导的《大道如天》中饰演“公安局长”江如兰。
2007年，领衔主演电影《天地告白》，在片中饰新闻记者晨枫。
2008年，首次执导并出演悬疑惊悚电影《八十一格》。
2010年，时隔30年后，拍摄《庐山恋》的续集《庐山恋2010》。
2012年，执导电影《云之锦》，该片由杨烁、张璇、吕中主演。