2009年，张天爱因一次偶然机会出演了影视处女作《落樱》。此后，她以广告模特身份踏入演艺圈。2015年，凭借抗战剧《二炮手》获得第2届横店影视文荣奖最佳女配角奖[4]。2015年，因在古装剧《太子妃升职记》中饰演张芃芃受到广泛关注。2016年，主演的爱情片处女作《从你的全世界路过》票房突破8亿人民币。

2017年，张天爱主演的喜剧片《父子雄兵》、奇幻片《鲛珠传》相继上映。2018年，除了凭借历史片《建军大业》获得第34届大众电影百花奖最佳女配角奖提名她还荣获了全国向上向善崇义友善好青年称号。