张颂文出生在广东省韶关市，职高毕业后，曾先后做过印刷厂工人、饮料销售员、空调安装工、酒店服务员、饭店经理、导游等。25岁那年，从小就喜欢电影的张颂文考上了北京电影学院表演系。求学期间，担任院学生会主席一职。毕业时，因为在校期间的优秀表现被留校任教，成为表演研究所的一名表演老师。除了拍戏、给学生上课，他还做过导演、场记、统筹、编剧、剪辑。

2003年，张颂文出演了都市罪案电视连续剧《爱的代价》。

2004年，应南方电视台的要求，张颂文临时为情景喜剧电视剧《乘龙怪婿》成立了“表演速成班”，这也是他第一次做表演指导。

2005年，主演肖丹、 郭昊明执导的情景喜剧电视剧《乘龙怪婿》，在剧中饰演男一号贾发。

2006年，出演魏翰涛执导的中国首部北魏时期历史古装电视剧《北魏冯太后》，在剧中饰演北魏时期的宦官首领王遇。

2007年，出演鞠觉亮执导的古装动作电视剧《霍元甲》，在剧中饰演霍元甲一生中最重要的挚友——精神领袖农劲荪。同年，主演管虎执导的悬疑电视连续剧《第二面》，在剧中饰演男一号马明心。

2008年，张颂文离开北京电影学院，成立了“张颂文国际表演工作室”，致力于影视表演技巧及方法派表演的研究。同年，出演张纪中执导的历史、古装电视剧《兵圣》，在剧中饰演吴王夫差。

2009年，与黄秋生、殷桃等人合作出演尤小刚执导的大型历史题材电视剧《杨贵妃秘史》，在剧中塑造了杨国忠一角。同年12月，张颂文将工作重心转移到大银幕。

2010年，出演刘伟强执导的动作电影《精武风云》，在片中饰演文仔。同年10月，宁浩导演和小马奔腾公司合作举办了演员培训班，邀请张颂文做了表演指导。

2011年，主演刘伟强、钱文锜执导的爱情电影《不再让你孤单》，在片中饰演朱天。与徐峥、张子枫合作主演邵晓黎、杜鹏执导的喜剧电影《摩登年代》，在片中饰演反派角色魏建。同年，还担任陈正道拍摄的电影《幸福额度》的表演指导。陈正道导演携林志玲、廖凡参与录製《鲁豫有约》节目，张颂文也被邀请，并现场展现指导功力。

2012年5月，主演宁浩执导的喜剧、动作电影《黄金大劫案》，在片中饰演溥晓彤。同年7月，与周润发、吴镇宇、黄晓明等人合作出演王晶执导的年代、历史、爱情电影《大上海》，在片中饰演包云龙。同年8月，主演邱礼涛执导的武打、剧情电影《叶问终极一战》，在片中饰演叶问之子叶準。

2013年，为孔二狗执导的处女作电影《大嘴巴子》担任表演指导。

2014年，与陈赫、姚星彤、常远等人合作主演了由侯亮执导的青春、喜剧电影《一路向前》，在片中饰演黎博士。与孙坚、白冰、潘霜霜等人合作主演侯亮执导的悬疑、喜剧电影《谎言大爆炸》，在片中饰演涉黑团伙头目高凯。同年12月，张颂文还主演了由黄百鸣和邱礼涛联合执导的侦探、喜剧、爱情电影《神探驾到》，在片中饰演祁世兴。

2015年5月，参演常征执导的科幻、悬疑微电影《沉默基因》，在片中饰演男主角方闻达。同年，参演了由邝庭和执导的青春、情感电影《选择游戏》，在片中饰演刘总。

2016年3月，张颂文应邀出演了由娄烨执导、张家鲁监製的悬疑、剧情电影《地狱恋人》（又名《风中有朵雨做的云》）。同年7月，主演了由周全执导，张家振监製，与谭卓、顾宝明、荣梓杉、董晴等人合作的情感电影《那年的夏天》，后更名为《西小河的夏天》，该电影获得了2015年第13届香港亚洲电影投资会最高奖。同年8月，受邀主演了由李小江执导、陈飞监製的喜剧电影《夏天只是一天》，该影片入围2016年上海国际电影节“青年导演计画”。

2017年8月31日，第二十二届釜山国际电影节宣布《西小河的夏天》入围新浪潮竞赛单元，将与其他入围影片一起角逐新浪潮奖；10月12日，张颂文受邀与《西小河的夏天》众主创一起出席当天在釜山海云台举办的第二十二届韩国釜山国际电影节开幕红毯仪式；10月13日，张颂文与该片女主演谭卓接受腾讯视频专访；10月14日晚，《西小河的夏天》在釜山举行全球首映；10月21日，第二十二届釜山国际电影节闭幕，组委会公布获奖名单，《西小河的夏天》喜获“KNN观众奖”--最受观众喜爱电影奖，成为本届电影节唯一一部获奖华语片。2018年4月，《西小河的夏天》接连入围第8届北京国际电影节“注目未来”单元和第25届北京大学生电影节主竞赛单元。同年5月25日，该片正式登入全国院线。2018年9月，《西小河的夏天》入围第十四届中国长春电影节金鹿奖，将与其他十四部入围影片一起角逐最终的十个奖项。9月8日晚，第十四届长春电影节在长春五环体育馆圆满落下帷幕，张颂文凭藉在电影《西小河的夏天》中的精彩表现，荣获本届电影节最佳青年男配角提名。2018年12月17日，第五届北京青年影展开幕，电影《西小河的夏天》入围主竞赛单元，张颂文凭藉片中顾建华一角提名年度男演员奖项。

2018年年初，受邀参与拍摄娄烨导演、马英力编剧的电影《兰心大剧院》，合作演员包括：巩俐、赵又廷、小田切让、帕斯卡·格里高利、汤姆·拉斯齐哈、中岛步、黄湘丽、王传君，张颂文与巩俐在片中搭档饰演一对夫妻。同年，参演由赵军编剧，赵一龙、肖恩·皮奇尼诺联合执导，与张鲁一、张钧甯、木幡龙等人合作的战争剧《长河落日》。2018年9月，受邀参加湖南电视台播出的《天天向上》特别企划之“天天电视台”栏目，在小剧场表演环节，担任天天向上主持人汪涵、钱枫、沈梦辰等人的表演指导老师。10月10日，受邀出席2018北京电视节目交易会（秋季）特别活动——庆祝改革开放四十周年新剧发布会，其参演的二战题材电视剧《长河落日》，成为今秋北京市重点推出的三部新戏之一。10月16日，不久前入围第55届台湾电影金马奖的影片《风中有朵雨做的云》首次在金马场刊中曝光了主演剧照，并将于11月9日在金马影展全球首映！

2019年1月，受邀参演由陈思诚担任编剧和监製的超级网剧《唐人街探案》。1月22日，由娄烨执导，井柏然、马思纯、宋佳、张颂文、秦昊、陈妍希等人主演的电影《风中有朵雨做的云》入围柏林电影节全景单元。1月30日，《风中有朵雨做的云》正式宣布定档4月4日。3月1日，《风中有朵雨做的云》在北京举行首场发布会，导演娄烨携主演井柏然、马思纯、秦昊、陈妍希、张颂文，及监製张家鲁、製片人耐安、编剧梅峰等8位幕后黄金班底，齐聚电影首场"昨天、今天、明天"发布会，影片首支官方预告也正式曝光。

2019年4月4日，由娄烨执导，张颂文、井柏然、宋佳、马思纯、秦昊、陈妍希主演的电影《风中有朵雨做的云》正式上映。

张颂文由于专业扎实留校任职成为表演研究所的表演老师，他独特的教学课程能迅速提升演员的表演技巧，他是国内最负盛名的表演指导（凤凰网评）。

张颂文以风趣幽默的讲课风格及平易近人的人格魅力，使课堂气氛异常活跃，充分调动了学员们的积极性（新浪网评）。

张颂文是个信奉因果善恶，喜欢品茶、听佛乐的文人雅士，在他的身上，总会有一种气质与生俱来，或是儒雅，或是睿智，或是平和，或是淡泊，或是稳健（网易评）。

在拍古装剧《兵圣》的过程中，每一个镜头、每一个场景张颂文都一丝不苟地对待，而每一个微小的动作细节也被他拿捏的恰倒好处（新浪网评）。

纵观整部电影，作为《西小河的夏天》领衔主演的张颂文，几乎一直在用一个个细微肢体动作或眼神来传达人物内心情感，往往一句尬聊、一个拍肩，就将郁郁不得志的中年油腻展露无遗。看似平淡细微的动作，却在很大程度上让顾建华这个人物变得更加鲜明立体（网易评）。

张颂文特意为《西小河的夏天》增重二十斤，还在第一次和导演周全见面时给对方製造了一个“小惊喜”。导演周全回忆称：“张老师在两天内借来90年代的衬衫、西裤、眼镜、皮鞋，特意打扮成教务主任的样子，还即兴表演剧本里的几场戏给我看，让我非常感动。”（凤凰网评）

张颂文为更好地诠释《西小河的夏天》里那位“中年油腻男”，快速增肥25斤。他透露，和谭卓在拍一场感情戏时，两人一个眼神对视，便瞬间进入情绪（中国新闻网评）。

《西小河的夏天》导演周全回忆当初找到张颂文老师的时候：“张老师正在广州赶拍娄烨导演的新片，但他很快就看完剧本并主动打电话跟我探讨故事方向。我去广州与他见面，从机场到酒店一路紧张：一次见面的机会、两个钟头的时间，能否说服对方参演就在此一举了。结果，一到他房间我就惊呆了。张老师同意和我会面后，在两天内问身边的朋友借来90年代的衬衫、西裤、眼镜、皮鞋，扮成剧中教务主任的样貌来与我交谈，还即兴表演剧本里的几场戏给我看！张老师对于表演的如火热情、对后辈的平等姿态，让我非常感动。”（腾讯网评）