Năm 18 tuổi, Trương Bá Chi chạm ngõ điện ảnh với phim "Vua hài" của Châu Tinh Trì. Tài tử họ Châu từng nhận xét: "Cô ấy như một trái táo đỏ, căng mọng và rất giòn".
Sau thành công của phim đầu tay, Trương Bá Chi tiếp tục gây chú ý với vai cô gái trong sáng, dịu dàng trong "Tinh nguyện" ("Fly me to Polaris"). Ca khúc chủ đề phim do Bá Chi thể hiện cũng được khán giả đón nhận. Với gương mặt trong sáng cùng hình tượng ngọt ngào trên phim, Trương Bá Chi được mệnh danh là ngọc nữ của làng giải trí.
* Trương Bá Chi hát ca khúc chủ đề phim "Tinh nguyện"
Thập niên 2000, Trương Bá Chi thành công với nhiều tác phẩm như "Sư tử Hà Đông", "Vô cực", "Nhớ mãi cuộc tình" (Lost In Time). Trong đó, "Nhớ mãi cuộc tình" mang về cho cô danh hiệu "Nữ diễn viên chính xuất sắc" giải Kim Tượng năm 2004 còn "Vô cực" được đề cử "Phim nói tiếng nước ngoài hay nhất" giải Quả Cầu Vàng (2006).
Ở thời kỳ đỉnh cao sự nghiệp, Trương Bá Chi yêu Tạ Đình Phong. Chuyện tình tốn nhiều giấy mực báo giới với tin đồn Bá Chi xen vào cuộc tình Đình Phong - Vương Phi. Tháng 7/2002, Tạ Đình Phong quay lại với Vương Phi, khiến Trương Bá Chi tổn thương vì thất tình. Cô nói đã sai lầm khi yêu Tạ Đình Phong. Tới tháng 8/2006, cặp sao thừa nhận trên một kênh radio họ đã hàn gắn tình cảm. Đôi uyên ương tổ chức đám cưới cùng năm. Con trai đầu lòng - Lucas - chào đời năm 2007.
Con trai thứ hai của Trương Bá Chi - Tạ Đình Phong chào đời tháng 5/2010. Hai tháng sau sinh, người đẹp tham gia nhiều sự kiện giải trí. Cô đóng một số phim như "Dương môn nữ tướng", "Sư tử Hà Đông 2", "Quan hệ nguy hiểm" song không thành công về doanh thu phòng vé.
Năm 2011, Tạ Đình Phong và Trương Bá Chi tuyên bố ly hôn. Họ hoàn tất thủ tục năm 2012. Sau đó, Tạ Đình Phong quay lại với Vương Phi còn Bá Chi lẻ bóng.
Từ năm 2012, Trương Bá Chi dừng đóng phim. Cô giải thích không muốn mất nhiều thời gian trong đoàn phim vì cần ở bên các con. Tuy nhiên nguồn tin trên On tiết lộ Bá Chi bị giới làm phim tẩy chay. Đạo diễn Đỗ Kỳ Phong từng nói trong một buổi họp báo: "Ai dám mời Trương Bá Chi đóng phim?". Năm 2015, người đẹp có được vai Na Tra trong “Phong Thần Bảng” song sau đó vợ chồng nhà sản xuất Hướng Hoa Cường loại cô khỏi danh sách diễn viên. Hướng Hoa Cường cho biết nữ diễn viên hay nổi nóng, làm việc không chuyên nghiệp.
Những năm gầy đây, Trương Bá Chi xuất hiện trong nhiều chương trình thực tế. Không ít khán giả nhận xét cô ngày càng gầy guộc.
Trương Bá Chi bên hai con trai. Cậu cả Lucas tròn 10 tuổi hôm 2/8. Nữ diễn viên mới đây chia sẻ trên QQ Lucas biết giúp mẹ trông em, chăm sóc mẹ. 5 năm làm mẹ đơn thân, Bá Chi trải qua nhiều vất vả khi vừa chăm con vừa lo kiếm tiền. "Đàn ông không bao giờ thấu hiểu được nỗi vất vả và bất lực của phụ nữ", cô thổ lộ trong show truyền hình Mamma Mia. Dù vậy, được ở bên con, thấy các con ngoan ngoãn, cô cảm thấy hạnh phúc và được an ủi.
Trương Bá Chi tại một sự kiện thời trang gần đây. Sau nhiều sóng gió cuộc đời, diễn viên mong một cuộc sống bình lặng. Trong những lần phỏng vấn gần đây, Bá Chi khẳng định chưa tìm được "một nửa". Dù vậy, cô tin sẽ có lúc gặp được người đối xử tốt với mình.