2010年入学南京艺术学院附属中等艺术学校，就读器乐专业。
2010年，还在上中学的张歆怡被选中参演战争电影《金陵十三钗》，成为与导演张艺谋合作过年龄最小的女主演，在影片里她饰演一个成熟并且坚强的女学生 。
2012年5月，张歆怡参加首届中日韩国际古筝大赛并获得专业少年组二等奖 。
2013年，15岁的张歆怡在抗战历史剧《四十九日·祭》中再度出演孟书娟 。
2014年9月，张歆怡参与拍摄民国权谋电视剧《少帅》，与导演张黎二次合作，饰演张学良的第二任妻子赵一荻（赵四小姐） 。
2019年出演周冬雨主演的电影《少年的你》，在影片中饰演性格软弱，本性不坏的徐渺 。
2021年8月18日，主演的校园青春话题剧《机智的上半场》播出，在剧中饰演宿舍的“大姐”杨嘉倩 [17-18] 。
张歆怡在《金陵十三钗》中饰演的教会女学生不谙世故、有什么想法都写在脸上，更像是在表演自己的学生生活，她用一双没有任何修饰的眼睛，展现出了书娟作为故事讲述者孩童般的纯真视点 。在电影拍摄期间，她演哭戏时相当厉害，眼泪说来就来 。除了演哭戏切换自如，在所有女孩中她的眼睛亦给人印象最深，她的表演让人感觉仿佛眼睛里蕴藏着故事 。张歆怡似已具备成年演员的表演功力，她所饰演的孟书娟无论回眸或是流泪，都常常能拨动观众的心 。（羊城晚报、曹可凡、张艺谋、现代快报评）
张歆怡在《四十九日·祭》中演技值得点赞，不仅延续了电影版的精彩表现，还完成了书娟从问题少女学生到大屠杀见证者、军人的蜕变。（搜狐娱乐评 ）
