张兆辉出身于无线艺员训练班，无线初时派给他的都是一些小角色，但他依然用心演出。努力并没有白费，在1986年，他的机会终于来了。

1986年张兆辉得到监制伍润泉的赏识，派他出任「威龙猛探」男主角刘振辉，在「威」剧里他饰演一名神勇干探，为人沉实内敛，与旧同学之女友陈敏儿相恋，辉之妹夫却是黑帮大亨戴志卫，从事贩毒勾当，杀死辉之妹，也令辉之女友几乎丧命，辉与他正邪不两立。「威」剧是张兆辉第一次当男主角，而且是他最难忘的第一次。 「威」剧当年推出颇获好评，监制成功地塑造了张兆辉神勇干探的形象。

在张兆辉的演艺生涯中，神勇、忠肝义胆的角色也有不少，例如1992推出的「破茧边缘」，他饰演一名卧底警探李苏弟，为维护法纪出入　林弹雨中，幸有上司女友杨宝玲患难与共。但在一次执行任务中，却因同情爱上了身患绝症的凶犯林保怡妹妹李丽珍，从此陷入三角苦恋。正当案情逐渐明朗之际，又发现军火疑犯是爱人的哥哥，而首脑竟是自己的姊。 在「破」剧中，他不但要在正邪之中周旋，也要在情与义中取舍，张兆辉有炽热浓烈的演出。

在1989年无线电视电影「情义两难」里，张兆辉饰演黑道头子鲍方得力左右手高健，为人重情重义，有胆色，加上一段扑朔迷离、哀怨动人的恋情（与麦翠娴），张兆辉除忠肝义胆外，更有其酷的一面。

在无线十年（注：这篇文章是93年所刊登），张兆辉总给人敦厚老实的感觉，更是无线手上一张「乖乖牌」。1987年「名门」推出，已奠定了张兆辉的小生位置，在「名门」一剧中，他饰演的段玉铤成长于封建家庭，有才学、孝顺，对女友黎美娴的感情真挚，对弟林俊贤重情重义，张兆辉的温文儒雅，敦厚稳重获得不少好评。

在1990年无线电视电影「挑战巅峰」中，张兆辉饰演一名特种部队的队长，他依然重情敦厚，与赵子文情如手足，与王子丹敌为友，加上「挑」剧剧情紧凑，动作激烈，更显出他的男儿本色。（注：同剧据悉还有陶大宇、关秀媚、黄子扬）

一个艺人被固定在某一种形象并不是好事，要做一个全能艺人应作多方面尝试，张兆辉亦不例外。他在1989的「铁探雄风」（港名：优皮干探）中一改以往「乖乖仔」形象，饰演一名嫉妒心极重的高级警官余汉川，与同事邵仲衡在事业上竞争，与下属林文龙在爱情上追逐。最后他们却在一次追捕黑社会首脑的过程中联手合作，后匪徒落网，三人亦冰释前嫌。而在1988年的「龙侠传奇」里，他与周海媚、郭晋安、吴岱融等人合作，饰演自命不凡的富家公子叶圆，角色并不讨好，可是在众多明星搭配中却有突出的表现。

尝试过深沈冷傲的角色后，张兆辉不只擅演「乖乖仔」角色，原来他亦极有做「奸人」的潜能。在1990年的「笑傲在明天」里，他第一次饰演坏到骨子里的大奸人，不但要与万梓良、吴镇宇、周海媚等演技精湛的演员较劲，还要在奸人角色里谋求出位表现。而张兆辉果然不负众望，把一个好胜心强、有强烈报复心态、玩世不恭的侯世杰演得令人咬牙切齿。对于首次接演这类角色，张兆辉并不抗拒：「有时好人演多了，也想转转性格，演员要做多方面尝试。」张兆辉对演戏自有一番见解。

说到大奸大恶，总不能不提「魔刀侠情」里的曲忍。曲忍一心要称霸武林，杀尽忠良，不择手段夺取绝世刀法。有了「笑」剧的奸人经验，张兆辉演来更丝丝入扣，不少观众甚至忘记了他曾饰演义胆忠肝的好警员呢。

而在1993年的「武尊少林」，张兆辉又尝试另一类型角色，饰演从小受人欺凌、性格暴戾的孔提，但其实孔提本性并不坏，只是自小受人歧视，以致长大后难改其好胜的性格。孔提后来沦为杀手，但仍念及与世芬（温兆伦）的一段友情而无法下毒手，最后更奋勇捍卫少林，光荣牺牲，是个悲剧性的人物。

在《乌金血剑》中，张兆辉饰演的小王爷朱君宇一身翩翩公子的装束要比主角刘锡明抢眼得多，可惜的是这个角色戏份有限，终究不够丰满。值得一提的是，虽然朱君宇是反面角色，但是他对百家村的姑娘穆青思却是痴心一片，虽然两人身份地位有很大差距，穆青思也早有心上人风亦乐（罗嘉良），可是朱君宇始终不能死心，最后死在了情敌的手中，这样看来，朱君宇也是一个悲剧角色。

张兆辉在这圈子一待多年，自跑龙套的小角色到一线的小生地位，无论正派反派或亦忠亦邪，都诠释得令人激赏，就连轻松搞笑的角色也能游刃有馀。在1988年的「摩登小宝」里，张兆辉尝试了喜剧演出，饰演清朝韦小宝，在阴间巧遇王松，借了王的躯体和身份到阳间，展开一段神奇旅程。剧中张兆辉的喜感发挥无遗。而1992年与李婉华携手合作的「男人勿近」，张兆辉更是有令人捧腹的演出，剧中他饰演患有口吃的牙医，与命定克夫的李婉华，燃起爱的火花，几经波折，最后终成眷属。

在1993年底的「情盗双尊」中，张兆辉有多种造型出现，既正经又搞笑，并与周海媚大耍千术骗取金钱。张与周其实早在「龙侠传奇」与「笑傲在明天」擦身而过，此剧两位演技派演员正面交锋，精彩自然不在话下。「情盗双尊」是一部别开生面的时装剧，张兆辉饰演的柯平坦本是平凡小职员，因帮助朋友杨得时而入狱，出狱后处处受到歧视，后来被大老千看中收为徒弟进行骗财计画，期间与周海媚所饰的女老千阮希灵互生情愫……。

1982年，加入香港无线电视开始正式出道 。

1985年在香港无线电台一直是跑龙套小角色 。

1986年，主演陈燕民执导的香港警匪电视剧《神勇CID》，并饰演刘振辉 。

1988年，主演由张婉婷执导的香港警务纪实题材的电视剧《狙击神探》，并饰演登。

1993年4月，与郭富城、张曼玉共同参演由杜琪峰执导的香港动作电影《赤脚小子》 ；8月，与温兆伦、黎姿主演由杨锦泉执导的古装动作爱情电视剧《武尊少林》，并饰演谢迪文 。

1997年4月，与钱小豪、古天乐共同参演由杨锦泉执导的古装武侠历史电视剧《大刺客》，并饰演雍正帝 ；7月，与古天乐，温碧霞共同参演由

萧显辉执导的古装武侠剧情电视剧《圆月弯刀》，并饰演柳若松 。

2002年1月，与向海岚，陈妙瑛共同主演由张乾文执导的古装神话电视剧《无头东宫》，并饰演皇帝 ；12月，与林峯，叶璇共同参演由张乾文执导的古装武侠电视剧《云海玉弓缘》，并饰演李鹰 。

2003年，与刘德华、张柏芝共同主演由韦家辉、杜琪峰执导的剧情片

张兆辉版李世民 (3张)

 《大只佬》，并第二十三届香港金像奖最佳男配角 。

2004年与古天乐，郭富城共同主演由杜琪峰执导的香港动作励志剧情片《柔道龙虎榜》，分别获得第四十一届台湾金马奖最佳男配角、第五届华语电影传媒大奖最佳男配角、第十届香港电影金紫荆奖最佳男配角 。

2007年3月，主演由曹建南执导的惊悚悬疑剧情片《异冢》 ；6月与刘若英、林嘉欣共同参演由罗志良执导的悬疑剧情片《连环局》 。

2009年5月，与黄秋生、任达华共同参演由杜琪峰执导的枪战片《

复仇》 ；11月，主演由周显扬执导的惊悚悬疑犯罪剧情片《罪与罚》 。

2012年2月，与甘婷婷、郑嘉颖共同参演由刘逢声、徐惠康共同执导的历史古装爱情悬疑宫廷剧《深宫谍影》 ，并饰演塔尔；12月，与周海媚主演由关永忠监制的时装警匪电视剧《神枪狙击》，并饰演高晋坚 。

2014年7月，主演由安战军，游达志共同执导的警匪悬疑刑侦剧《湄公河大案》，并饰演莫雄 。9月，主演由杜玉贞执导的恐怖片《恐怖在线》，并分别获得获得圣地亚哥独立电影节和Accolade Global Film Competition最佳男主角奖 。

2015年，与张艾嘉，陈奕迅共同参演由杜琪峰执导的都市爱情喜剧《华丽上班族》，并饰演孙强 。同年，参演由马伊琍，朱亚文主演的都市剧《北上广不相信眼泪》，在剧中饰演风度翩翩的首席执行官于德伟  。

2016年，主演TVB新剧《全职没女》，该剧于2017年4月10日在香港翡翠台开播；杀青后加入电视剧《择天记》的拍摄；

2017年3月3日，与张译、殷桃等联袂主演的商战剧《鸡毛飞上天》在浙江卫视、江苏卫视首播，在剧中饰演商业大佬阮文雄；4月17日，主演的古装奇幻剧《择天记》登陆湖南卫视热播，在剧中饰演教宗；同年，参演电影《风再起时》。8月25日，参演的电影《泡菜爱上小龙虾》上映。9月1日，参演的电影《黑白迷宫》上映。10月30日，参演电视剧《陪读妈妈》。12月，凭借《全职没女》获万千星辉颁奖典礼2017最佳男主角提名。

2018年4月6日，主演的电视剧《飞虎之潜行极战》播出。

张兆辉一直是一个气场很强的演员，是剧组的戏精，只要演起戏来，就很不要命，中午甚至不吃午饭、只吃一个苹果。（导演蒋国权评）

张兆辉在《湄公河大案》中塑造出性格鲜明的人物特点，抢夺了观众的眼球，出色的演技把观众的心牵动的此起彼伏。（网易评）

张兆辉在《复仇》的记者会上，表现得十分抢眼，而且依旧英气十足。（新浪网评）

张兆辉在《Z风暴》中不不斗帅，依旧以成熟稳重取胜。（新华网评）

在《深宫谍影》剧中，为了让效果达到最好，张兆辉在雨中淋了很久，以乐观又敬业的态度令整个剧组的工作人员都感动不已。（导演刘逢声评）