2000年張衣與鄭伊健、劉德華、張家輝合作拍攝了劉偉強執導的古裝電影《決戰紫禁城之巔》。
2006年張衣與呂晶、徐春妮***同出演電影《澳門情緣》飾演沈繼亮，後與鄭伊健再次合作拍攝了電影《天行者》 ，此外張衣還參演了電影《壹路有妳》飾演刑警隊長 。
2008年張衣在公安懸疑電視劇《鷹與梟》中飾演男主角律師杜明，表演到位。
2009年張衣出演電影《美麗人生》並拍攝電視劇《情與緣》和《天下女人心》。
2010年張衣與王誌飛、姜武合作拍攝於純執導的電視劇《愛情二十年》飾演張明超，又主演了高科技犯罪類型電視劇《生死大營救》，在劇中飾演黑客綁匪黎威，生動地刻畫出壹個內心充滿矛盾、猜疑、恐懼的反面角色 。然後在王之執導的電影《別動我的童年》飾演男主角大海。
2011年張衣先後拍攝了電視劇《雙面膠》《好想好想談戀愛》《下班抓緊談戀愛》等，並在電視劇《娘心計》中出演工於心計、無惡不作的奸商林祖剛 。之後又出演了徐克執導的電影《抓猴》。
2012年張衣在金琛執導的網絡劇《女兒幫妞兒》中飾演韓坤，與應采兒演對手戲 。後又出演了勵誌大劇《璀璨人生》飾演“舅舅”余強，與周曉涵飾演的富家女劉小蕙的忘年戀在劇中格外引人註目 。後又在電影《李獻計歷險記》中再次飾演刑警隊長，此外還參演了勵誌電影《小魚吃大魚》 ，均有不俗的表演。
2013年張衣拍攝了根據張艾嘉同名舞臺劇改編的電視劇《華麗上班族》，在《華麗上班族》中張衣飾演廣告公司的副總杜大偉，與韓國演員秋瓷炫飾演的女BOSS張威上演了壹場曲折糾結的辦公室虐戀 。
2014年張衣與葉璇合作拍攝近代傳奇電視連續劇《映山紅》飾演賬房先生林鳳奇 ，並與黃覺搭檔拍攝了諜戰劇《大水井風雲》飾演潛伏在大水井莊園的日本神風大隊特務李木裕 。
2015年3月，張衣與喬振宇、王倩壹、翟天臨、江鎧同合作拍攝由劉壹誌執導的青春勵誌劇《裸漂》 。張衣在電影《金昔愛迪生》首次執導並擔綱男壹號 。
2016年，參演愛情勵誌劇《愛情也包郵》 。