2012年在电视剧《暗线》中饰刑警关东雷，与周浩东同台。[3]

2015年在电视剧《古城小女人》中饰演男二号与段奕宏、江一燕同台。

2015年在电视剧《西柏坡》中饰开国上将许光达。

2016年7月13日，悬疑惊悚电影《静止虐杀》在北京正式开机，张贵森担任主演。

2017年6月28日，在电视连续剧《火红的青春》中饰演消防队队长田永强的张贵森顺利杀青。