二零零二年，张丁懿在全国推新人大赛中崭露头角，凭借出色的表现一举夺得影视表演组的金奖。到了二零零五年，她参与了由冯远征自导自演的、为纪念抗日战争胜利六十周年而创作的重要作品《滴血玫瑰》，在其中贡献了自己的表演。次年，即二零零六年，她受邀担任中国九球宝贝大赛的九球宝贝形象大使，进一步提升了公众知名度。二零零八年，她与朱子岩、孙翌琳等演员合作，共同主演了数字电影《梨园情恨》。二零零九年，她登上了北京电视台春节联欢晚会的舞台，表演了精彩的小品《常回家看看》。 二零一一年六月，在由吴锦源和陈国华两位导演执导的古装神话电视剧《搜神记》中，她饰演了人王伏羲座下的大弟子红鸾一角；同年，她还参演了情景喜剧《船来船往》之《幸福的果实》。二零一二年，她与范雨林、贺刚等演员一同参演了由徐杰执导的涉案刑侦剧《刑警战记》，在剧中成功塑造了心思极为深沉、颇具城府的“腹黑女”李玲；同年九月，她搭档于和伟、刘威葳主演的年代温情剧《大家庭》在北京举行了正式的开播发布会；此外，在同一年里，她还在微电影《礼物》中担任女主角，饰演了名为婷婷的角色。 二零一三年四月，她参与了旅游卫视制作的美食明星秀节目《美味人生》；六月，她与李易峰一同参加了青海卫视推出的时尚养生节目《时尚健康》；到了九月，她又现身于东方卫视的时尚节目《时尚汇》。二零一四年六月二十六日，由她出演的一部聚焦缉毒警匪题材的电影《我的老公是卧底》，特意选在国际禁毒日这个具有特殊意义的日子于宁波正式上映。