2011年8月，张悦轩参加《快乐大本营》，收穫了不少人气。

2013年8月，6岁的张悦轩随父亲张亮与林志颖父子、田亮父女、郭涛父子、王岳伦父女一起参加录製湖南卫视打造的亲子户外真人秀节目《爸爸去哪儿》，进行农村放羊、野外爬山、上船捕鱼等活动，10月11日节目首播，节目中因其活泼、温暖、善良、知错就改的性格被网友称为“小暖男”；10月12日，跟随《爸爸去哪儿》节目组录製《天天向上》专场；10月28日，跟随《爸爸去哪儿》节目组录製《快乐大本营》专场；12月，随父亲张亮前往广州长隆野生动物园拍摄由其主演的《爸爸去哪儿大电影》，影片于2014年大年初一上映，以7亿的高票房收官。

2014年1月18日，与父亲张亮参与录製的《疯狂的麦咭》首播；6月，与父亲张亮出演现代爱情故事《六次别离》的电影拍摄，在剧中饰演聪明乖巧的孩子天天；8月，随父亲张亮及郭涛石头父子助阵《爸爸去哪儿第二季》；10月3日，受邀与父亲张亮一起出席第19届釜山国际电影节；随后，与父亲一起出演《爸爸的假期》，影片将于2015年2月19日大年初一全国上映。

2015年7月16日，与白百合、井柏然合作参演的奇幻喜剧电影《捉妖记》，在影片中饰演萌妖，该片在上映后连续28天占据单日票房榜榜首的位置，截止至9月16日创造了24.38亿的内地票房记录。

2016年1月1日，《捉妖记》在CCTV-6播出后以收视率2.81、市场份额7.88的成绩获得第一。

张悦轩的父亲是中国首席男模张亮，母亲是模特寇静。

张悦轩有着男孩子的淘气，为人诚实、率真。他活泼、善良、乐于助人、知错就改的暖男形象深入人心。张悦轩在教师节的时候，懂事的为老师送祝福，穿着白色短袖，对着镜头搞怪，吐舌比V卖萌，可爱至极，比参加《爸爸去哪儿》节目时长高不少，也更帅气。（李锐、新浪网、网易网综合评价）