2000年，张继科进入山东鲁能乒乓球队。
2002年3月，张继科进入国家二队；10月，获得首届世界少年挑战赛男子单打冠军。2003年1月，进入国家一队；9月，获得世界青少年巡回赛新西兰公开赛决赛冠军。
2008年，张继科因在全国锦标赛中以全胜战绩为解放军队获得男团冠军而崭露头角。2009年，他在世界杯团体赛上获得首个世界冠军。
2011年，他在鹿特丹世乒赛男子单打决赛中赢得职业生涯首个世乒赛男单冠军。
2012年，张继科获得世界乒乓球团体锦标赛冠军；8月，他又在伦敦奥运会中获得男子单打冠军，实现了世锦赛、世界杯、奥运会三项个人冠军的大满贯。
2013年，获得巴黎世乒赛男单冠军。
2014年，在仁川亚运会中与马龙夺得男子双打冠军。
2014年，张继科在德国乒乓球世界杯中夺得第2个世界杯男单冠军。
2016年8月，张继科因在里约热内卢奥运会中获得乒乓球男子单打亚军和乒乓球男子团体冠军后，而被体育界之外的大多数观众熟知。12月，张继科发行个人首部音乐作品《心藏》。
2017年2月，张继科首度登上央视元宵晚会并演唱歌曲《同桌的你》。