台湾新生代演员的中坚分子。父亲张国柱也是资深演员。张震14岁便受到杨德昌的提携，与父亲一同出演《牯岭街少年杀人事件》，演艺潜质首度曝光。片中他饰演一个懵懂无知、清纯痴情的少男“小四”，因爱生妒、气结不过而杀了女主角，这部由真实社会事件改编的经典影片红遍各大影展，张震甚至还以之提名金马奖最佳男主角奖。 1996年，再度出演杨德昌的《麻将》。随后更被香港导演王家卫赏识，与梁朝伟、张国荣合演《春光乍泄》(1997)。后陆续参演《第一次的亲密接触》(2000)、《卧虎藏龙》(2000，李安导演)、《爱你爱我》(2001，林正盛导演)、《天下无双》(2002，刘镇伟导演)、《地下铁》(2003，马伟豪导演)、《2046》(2004，王家卫导演)、《爱神·手》(2004，王家卫导演，短片)、《最好的时光》(2005，侯孝贤导演)。张震合作的多是艺术片导演，随着参演影片在国际影展的亮相与获奖，他本人也逐渐受到国际影坛的瞩目与肯定。 2005年他主演了大陆第五代导演田壮壮的《吴清源》，2006年出演台湾新生代导演苏照彬的鬼片《诡丝》。2007年参演《天堂口》，2008年参演吴宇森的古装战争片《赤壁》和徐克的《深海寻人》。