2004年3月，张靓颖参加华纳唱片举办的《闪亮之星大学生歌手选拔赛》，并在7月25日举行的总决赛中获得全国总冠军；比赛结束后，她并未与华纳唱片签约。7月31日，参加湖南卫视歌唱比赛《全国PUB歌手大胜战》，并在9月3日举行的总决赛中获得全国总冠军。2005年，在被东方卫视娱乐节目《2005我型我秀》淘汰后，张靓颖参加湖南卫视娱乐节目《2005超级女声》，并在8月26日举行的总决赛中获得全国季军；比赛结束后，她参加了由天娱传媒主办的《2005超级女声唱游中国巡回演唱会》。同年10月，张靓颖与华谊兄弟、华友世纪正式签约；其个人厂牌“海豚音乐工作室”于12月20日正式成立。

2006年1月，张靓颖推出首张音乐EP《Jane·爱》，该EP收录了《光芒》《To be Loved》《逆时针》在内的3首歌曲，并通过华谊音乐在中国发售；EP实体版本上市3天便突破20万张销量 ，并在上市2个月后突破50万张销量。该EP还在搜索引擎“雅虎”的全球网站进行数字发行，数字版本上线3天付费下载20万次、盈利40万元。为了推广EP歌曲，张靓颖在《博鳌之夜——2006博鳌亚洲论坛慈善晚宴》中表演了EP中的英文歌曲《To Be Loved》，该曲演出得到了澳大利亚前总理鲍勃·霍克的赞赏。10月，推出首张音乐专辑《The One》，该专辑收录了《如果爱下去》《想你，零点零一分》《这该死的爱》在内的10首歌曲，并通过华谊音乐在中国内地及香港地区发售；专辑实体版本成为唱片连锁店年度销量冠军，并在上市3个月突破100万张销量；张靓颖凭该专辑获得第6届中国金唱片奖“通俗类演员奖”，以及2006年度北京流行音乐典礼“年度最佳女歌手奖”。此外，她还为宫廷悲剧电影《夜宴》演唱主题曲《我用所有报答爱》，凭借该曲获得2007新城国语力颁奖礼“内地优秀女歌手奖”和“新城国语力女歌手奖”。

2007年，张靓颖推出音乐专辑《UPDATE*JANE》，该专辑收录了《我们说好的》《G大调的悲伤》《Dream Party》在内的10首歌曲，并通过华谊音乐在中国内地及香港地区发售；其中，由她亲自谱曲创作的《我们在一起》被联合国儿童基金会钦定为“高校志愿者项目”的主题曲；专辑实体版本在香港突破小白金销量后，《我们说好的》《G大调的悲伤》《Dream Party》三曲MV被引进到香港及台湾地区的KTV；张靓颖凭该专辑获得第14届新加坡金曲奖、第7届全球华语歌曲排行榜等音乐典礼颁发的“年度杰出歌手奖”。为了配合专辑宣传，张靓颖在北京和成都两地分别举行了“音乐让我说UPDATE演唱会”和“我们说好的演唱会”；作为《UPDATE*JANE》专辑的遗珠歌曲，张靓颖通过音乐EP《Dear Jane》，以“心·爱：冬日私藏”的音乐主题，完成了对《Dear Jane》《我走以后》《围城》三曲的收录和发行。同年，温州旅美同乡会向张靓颖发出由其冠名主办的演唱会邀约，在获得美国当地三十余家企业的出资赞助后，以及在洛杉矶政府的支持下，她在帕萨迪纳剧院完成了首场售票性质的美国个唱，张靓颖因此成为继崔健后、第二位在美国举行演唱会的中国内地歌手。

2008年，张靓颖为东方爱情魔幻电影《画皮》演唱主题曲《画心》，该曲在移动数字音乐领域达1亿次下载量，于2013年被日本女歌手仓木麻衣翻唱推出日语版本；张靓颖凭该曲获得2008年度北京流行音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手”奖项、时尚杂志《时尚COSMOPOLITAN》颁发的“年度时尚音乐人奖”、搜索引擎“百度”颁发的“年度最热门内地女歌手奖”，以及第28届香港电影金像奖颁发的“最佳原创电影歌曲奖”，她因此成为获此殊荣的中国内地歌手。同年，时任中国国家主席胡锦涛国事访问日本之际，张靓颖在日本首相官邸举行的国宴中，为中日两国元首及日本历代首相演唱了歌曲《印象西湖雨》；作为都市山水实景演出《印象·西湖》的主题曲，该曲在节目公演的数年间，还面向土库曼、斐济、马达加斯加在内的百余位政要。

2009年，张靓颖推出音乐专辑《@音乐》，该专辑收录了《那不会是爱吧》《为难》《黑夜里的光》在内的10首歌曲，并通过华谊音乐在中国发售；专辑实体版本的首发数量达10万张；张靓颖凭该专辑获得2009年度北京流行音乐典礼、第14届全球华语榜中榜、2009年度中国原创音乐流行榜等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手奖”。为了推广该专辑，张靓颖在日本东京举行了一场专辑鉴赏会，并首唱了日文单曲《それでも爱したい》，藤原育郎出席并观看了整场演出。专辑宣传期间，伴随着张靓颖与华谊兄弟的合约到期，导致《为难》《黑夜里的光》两曲MV被雪藏，也中断了后续到日本发展的计划。同年，张靓颖受邀亮相哥伦比亚广播公司CBS的访谈节目《奥普拉脱口秀》，演唱歌曲《印象西湖雨》和《我的音乐让我说》，并接受奥普拉·温弗瑞和西蒙·考威尔的访问，现场回顾了因迷恋玛丽亚·凯莉的声音而苦练英文歌曲的成长历程。此外，她还参加了《今宵月更圆——2009中央电视台中秋晚会》，演唱歌曲《画心》。在与华谊兄弟的合约到期之后，张靓颖自立门户，成立少城时代，并与环球唱片签署了全球唱片约。

2010年，张靓颖推出音乐专辑《我相信》；该专辑收录了《如果这就是爱情》《我相信》《热》在内的14首歌曲，并通过环球唱片在中国及港澳台地区、东南亚地区国家发售；其中，《我相信》《I Do》在内的2首歌曲由她亲自参与创作。专辑国际版本发行首周便登上香港HMV销量榜、台湾G-music销量榜的前三名 ，亦获得上半年度中国内地女歌手实体专辑销量冠军；专辑歌曲《如果这就是爱情》以9552万次搜索量获得百度娱乐沸点年度最热门内地十大金曲之首；张靓颖凭该专辑获得2010新城国语力颁奖礼、第10届全球华语歌曲排行榜、2010年度北京流行音乐典礼、第18届东方风云榜等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手奖”；2010亚洲音乐节暨Let's Go!G20音乐会、2011Mnet亚洲音乐大奖颁发的“亚洲最佳艺人奖。为了配合专辑宣传，张靓颖还在中国的四座城市举行《我相信巡回演唱会》；其中，巡演的成都站在中国现代五项赛事中心举行，喜多郎出席并观看了整场演出。同年，她参与的喜多郎音乐专辑《印象西湖》提名第52届美国格莱美奖最佳新世纪专辑奖，张靓颖因此成为亮相格莱美颁奖典礼的华人歌手。此外，她还与刘德华合作推出上海世博会的中文主题曲《阿拉侬》；与张学友、K'NAAN合作推出南非世界杯的中文主题曲《旗开得胜》。

2011年，张靓颖推出音乐专辑《改变》；该专辑收录了《改变》《我的模样》《上一章》在内的10首歌曲，并通过环球唱片在中国及港澳台地区、东南亚地区国家发售。其中，《大胆》《有时候》《上一章》在内的3首歌曲由她亲自参与创作。专辑实体版本上市首月在中国超过10万张销量，因此获得国际唱片业协会（IFPI）“双倍白金唱片”销量认证；张靓颖凭该专辑获得2011年度北京流行音乐典礼、2011年度中国原创音乐流行榜、第16届全球华语榜中榜等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手奖”。为了配合专辑宣传，张靓颖在随后的两年期间举行了8场《张靓颖“我的模样”世界巡回演唱会》，该巡演除了在中国的五座城市举行，还登陆新加坡和美国的康州；其中，巡演的北京站在万事达中心举行，巴塞罗那足球俱乐部的高层官员们出席并观看了整场演出。此外，她还出席了第53届格莱美颁奖典礼，这是她第二次亮相格莱美奖

2012年，张靓颖推出现场一次录制成型的音乐专辑《倾听》，该专辑收录了《好不容易》《冷漠地爱着》《Single》在内的15首歌曲，并通过环球唱片在中国及港澳台地区、东南亚地区国家发售；专辑实体版本上市两个月突破7万张销量；专辑歌曲《好不容易》发行四天登顶全国200家电台冠军，歌曲《I Didn’t Know》发行首周登上中国国际广播电台CRI HIT FM TOP20榜单季军；在第24届台湾金曲奖评选过程中，该专辑得到了评审们的关注，但并未进入最终的提名名单；张靓颖凭该专辑获得第35届十大中文金曲、第20届中国歌曲排行榜、第20届东方风云榜、第1届音悦V榜年度盛典等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手奖”、搜索引擎“百度”颁发的“十年最受欢迎女歌手奖”。其中，第13届音乐风云榜同时授予她女歌手奖项中的“最佳”与“最受欢迎”，张靓颖因此成为继那英之后、第二位获该殊荣的女歌手。此外，她还参加了《2012文化部春节晚会》，演唱歌曲《山水合璧》。

2013年，张靓颖推出为长江江豚录制的音乐EP《感谢》，该EP收录了《感谢》《亿声祝福》《滚动》在内的5首歌曲；其中，《感谢》《滚动》《好不容易（钢琴版）》三曲由张靓颖亲自制作完成。同年，张靓颖为都市情感电视剧《咱们结婚吧》演唱主题曲《终于等到你》；随着该曲的传播，歌曲中的“终于等到你，还好我没放弃”成为中国社会的热门流行语。此外，她还参加了《2013中央电视台春节联欢晚会》，演唱歌曲《一辈子朋友》。中央电视台音乐频道《音乐传奇》栏目为其制作了人物专题纪录片《一路星光——张靓颖》。

2014年，张靓颖签约索尼音乐，并推出音乐专辑《第七感》；该专辑收录了《我是我的》《微笑以后》《永远》在内的12首歌曲，并通过索尼音乐在中国及港澳台地区、东南亚地区国家发售。其中，《永远》《BAZAAR》《感觉》在内的5首歌曲由她亲自参与创作。为了配合专辑的时尚主题，张靓颖与时装杂志《时尚芭莎》展开合作，在北京举行音乐体验概念秀；张靓颖凭该专辑获得《2014QQ音乐年度盛典》《第3届音悦V榜年度盛典》等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手”奖项。同年，张靓颖还出席了第67届戛纳电影节，其红毯造型被Because Iam Fabulous网站评选为“戛纳红毯最美明星”之一，《美联社AP》《COSMOPOLITAN》《StyleVitae》《法国时尚电视台FashionTV》等海外媒体对其进行报道。戛纳的亮相，令她获得第38届蒙特利尔国际电影节的评委邀约。此外，她还参加了2014年中央电视台春节联欢晚会，演唱歌曲《想你的365天》 。

2015年，张靓颖与大肖恩合作为好莱坞科幻电影《终结者：创世纪》演唱全球主题曲《Fighting Shadows》，该曲由Def Jam唱片负责在亚洲以外地区发行，并随影片在全球范围内播放和推广；张靓颖因此成为首位演唱好莱坞全球主题曲的亚洲歌手。同年，为了纪念其出道十年，张靓颖继《2005超级女声》后，再度参加了由湖南卫视举办的娱乐节目《我是歌手第三季》，在节目中向观众展现了其更加多元化的音乐表演，涵盖古典、舞曲、说唱、电子等音乐流派；在全面退出该节目后，她随即在中国的七座城市举行了《张靓颖"Bang the World"中国巡回演唱会》，继续其出道十年的汇报演出。其中，巡演的成都站在成都体育中心举行，由约翰·传奇担任表演嘉宾。此外，她还为美国电影《007：幽灵党》演唱中国区推广曲《Writing's On The Wall》，并推出与DJ提雅斯多合作的百威风暴电音节主题曲《Change Your World》。

2016年，张靓颖推出与汀巴兰德合作的英文单曲《Dust My Shoulders Off》，该曲发行后相继登上美国线上音乐商店iTunes Store音乐类付费下载总榜第四名 、美国公告牌Billboard数字音乐销量榜TOP31，并作为美国视频网站HULU的广告曲，登陆美国各大电视台、线上网络及线下场合，在美国辐射人次超过2亿 。该曲MV致敬西洋文化艺术，蝉联美国iTunes Store MV榜单长达一个月的冠军，并在次年获得德国红点奖。张靓颖随即受到海外媒体的关注，英国广播公司BBC在全球网站首页刊发评论文章《张靓颖会成为中国首位国际流行巨星吗?》，荷兰《人民报》刊登专题评论文章《中国流行音乐的胜利》。为了推广该曲，张靓颖还接受了Apple Music Beats1电台主持人赞恩·洛维的专访。随着歌曲的传播，该曲不仅实现了在iHeartRadio等美国主流电台的派台播出，还促成了张靓颖与Migos、Steve Aoki等人的合作。其中，次年与DJ Steve Aoki推出的混音单曲《Dust My Shoulders Off（Steve Aoki Remix）》被美国公告牌Billboard收录在全球发行的电音专辑《Electric Asia VOL.1》中。同年，张靓颖还为电影《长城》演唱全球推广曲《Battlefield》。该曲在未宣传的情况下，登上美国iTunes Store音乐类付费下载总榜第50位、美国iTunes Store电影原声带付费榜单第二名。同年底，张靓颖在《湖南卫视2016-2017跨年演唱会》中对《Dust My Shoulders Off》和《Battlefield》两曲进行了中国电视首秀。此外，她还担任《上海迪士尼开园盛典》的表演嘉宾；登上比利时Tomorrowland明日帝国电音节，演唱歌曲《808》。

2017年，张靓颖现场演绎《The Diva Dance》的演出视频在欧洲多国引发关注。其中，法国媒体《名利场Vanity Fair》在网站首页推荐其演出视频，西班牙《邮报El Correo》用一个版面的篇幅刊登专题评论文章《中国流行音乐走向世界》，歌曲作者艾瑞克·塞拉公开发文称赞其演出表现。同年9月，她与尼欧共同演唱的歌曲《Angels and Harmony》被美国电影《猩球崛起3》钦定为中国区推广曲，两人在同年底举行的《浙江卫视2017-2018跨年演唱会》中完成了该曲的全球现场首秀。同年11月，张靓颖担任《2017维多利亚的秘密时尚秀》表演嘉宾，演唱英文单曲《Work For It》《808》和《Dust My Shoulders Off》。该节目面向全球190余个国家首播后，英文单曲《Work For It》和《808》随即登上美国线上音乐商店iTunes Store音乐类付费下载总榜前十名，英文单曲《808》连续数周登上美国公告牌《Billboard Hot Dance/Electronic Songs TOP50》榜单。此外，她还出席了第59届格莱美颁奖典礼，这是她第三次亮相格莱美奖，其红毯造型被美国媒体《Pop Crush》评选为最佳红毯着装TOP 15；她还成为出席美国公告牌颁奖典礼的华人歌手，并受邀在纽约接受《Billboard Live》的人物专访，其亮相公告牌奖的造型被美国专业时尚网站《Refinery 29》评选为最佳造型之一。对于张靓颖出席美国格莱美奖和公告牌奖，《走进好莱坞》《People/EW》《美联社AP》《公告牌Billboard》《CBS Feed》等美国主流媒体对其进行现场采访。

2018年，张靓颖共举行9场《张靓颖“珍相”世界巡回演唱会》，该巡演除了在中国的六座城市举行，还登陆美国的康州和拉斯维加斯，以及澳大利亚的悉尼；其中，美国公告牌Billboard Current Boxscore公示，其美国康州站的单场巡演票房超过83万美元。该巡演还提前曝光了两首未发表的英文单曲，其中包括《Pull Me Up》和Migos混音创作的《Work For It（Migos Remix）》。同年底，张靓颖在《浙江卫视2018-2019跨年演唱会》中对单曲《Pull Me Up》进行了中国电视首秀。同年，张靓颖获得第40届十大中文金曲、2018华人歌曲音乐盛典、全球中文音乐榜上榜年度盛典等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手奖”。此外，其英文单曲《808》在《美国职业篮球联赛NBA常规赛：芝加哥公牛队对战费城76人队》中，成为中场芝加哥公牛队拉拉队的表演音乐；其英文单曲《Dust My Shoulders Off》MV在加拿大温哥华举行的《TED年度大会》中，作为串场作品进行现场放映。

2019年，张靓颖发行全英文专辑《Past Progressive》，该专辑收录了《Dust My Shoulders Off》《Work For It》《Pull Me Up》在内的16首英文歌曲，并通过第三方发行商CD Baby在美国发售。其中，《Think Like a Man》《Adam and Eve》《Roll the Dice》在内的8首歌曲由她亲自参与创作。继歌曲《Dust My Shoulders Off》后，专辑另一曲《Body First》MV再次获得德国红点奖。为了推广专辑歌曲《Body First》，张靓颖邀请了16位中国音乐人对该曲进行混音创作，在线推出混音专辑《Body First Remix Limited Edition》。同年，张靓颖获得2019华人歌曲音乐盛典、第1届腾讯音乐娱乐盛典等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手奖”、社交媒体“新浪微博”颁发的“微博年度影响力歌手奖”、以及时装杂志《时尚先生Esquire》颁发的“年度歌手奖”。此外，她还参加了《2019中央广播电视总台网络春晚》《拥抱春天——2019深圳春节联欢晚会》和《2019中央广播电视总台中秋晚会》，演唱歌曲《我的梦》。

2020年7月，张靓颖坐镇爱奇艺华语青年说唱音乐真人秀《中国新说唱2020》，担任厂牌主理人。10月，她在节目中的“佚名厂牌”成员GALI获得年度季军。12月4日，为电影《冷血狂宴》演唱主题曲《就算》。12月5日，获得第14届音乐盛典咪咕汇“年度内地最佳女歌手奖”和“年度内地最受欢迎女歌手奖”。2021年1月21日，推出单曲《越爱》。1月23日，获得第2届腾讯音乐娱乐盛典“年度最佳内地女歌手奖”。