2010年

12月，以公开练习生身份参与同公司组合SHINee日本一巡演唱会的舞蹈演出，代替受伤的成员钟铉跳舞。

2012年

1月17日，张艺兴以SM公司男子组合EXO成员身份首次亮相，公开艺名为LAY，同时公开第一支单人舞蹈预告《PHOENIX凤凰》。2012年4月8日，张艺兴以S.M团体EXO和其子队EXO-M组合中国成员身份正式出道。2012年12月29日，张艺兴作为唯一中国籍主舞参与SBS歌谣大战S.M. The Performance“SM7”特别舞台的录制。

2013年

9月28日，张艺兴与队友KAI以及少女时代成员金孝渊出演MENT舞蹈竞技节目Dancing 9的特别合作。直播中出现音响故障，而他们在部分伴奏音乐缺失的条件下依然完成了合作。2013年12月12日，SMTOWN在微博公开SMROOKIES的SEULGI&IRENE的视频，该舞蹈视频的伴奏由张艺兴原创，且通过国内外各官方视频网站公开。2013年12月，EXO以抒情曲《十二月的奇迹》回归，打歌期间，张艺兴登台进行钢琴伴奏。而在2014年4月份举办的EXO日本FANMEETING中，张艺兴再次进行了钢琴伴奏。

2014年

5月23日，在EXO首尔演唱会中，张艺兴公开了自作曲《I’m Lay》。2014年6月张艺兴以个人名义在国内进行主持活动，先后主持了《音乐风云榜》、《全球中文音乐榜上榜》等节目，并参加录制了《星厨驾到》、《星星的密室》、《年代秀》等综艺节目。2014年9月19日，张艺兴和队友CHEN应邀参加了央视CCTV5的仁川亚运会特别节目，变身为特派记者，探访了中央电视台演播室。在2014年12月31日的湖南卫视跨年演唱会中，张艺兴再次公开了自作曲《I’m Coming》，烟雾弥漫中独秀舞技。

2015年

2月11日，张艺兴加盟CCTV网络春晚，与张泉灵、任鲁豫、柳岩搭档主持，在访问张信哲环节与其合唱《做你的男人》。2015年3月7日，在EXO首尔二巡演唱会上，张艺兴公开并与队友演唱了由其本人作词作曲的歌曲《约定》，这首歌也收录在EXO后续专辑《love me right》中。2015年3月21日，张艺兴搭档陈学冬、李小璐领衔主演科幻爱情喜剧电影《从天儿降》，这也是张艺兴主演的首部电影作品。3月25日，参加录制了中国版《奔跑吧兄弟》，他成为首个亮相中韩两版“跑男”的中国明星。2015年5月3日，张艺兴搭档郑恺、郭采洁出演田羽生导演的爱情电影《前任攻略2》。2015年5月9日，张艺兴以固定成员的身份加盟东方卫视大型户外真人秀《极限挑战》。2015年8月18日，张艺兴参演首部都市情感连续剧《好先生》并在剧中饰演“小蔡”。9月17日，首发个人第一本半自传图文集《而立·24》，。9月26日，张艺兴加盟唐季礼执导成龙主演的中印合拍影片《功夫瑜伽》。2015年10月3日，出演极限挑战大电影，极限挑战原班人马再聚首。10月7日，张艺兴举办24岁生日会，并在生日会上首次公布5首原创新歌，确认出演中国电影《飞鸢》，担当男主角。10月10日，EXO成为首个登上韩国巨蛋开唱的艺人团体，张艺兴也成为第一个登上韩国巨蛋的中国艺人。10月12日，张艺兴受邀出席Jordan30周年系列庆祝活动，亲临“Jordan飞翔总署”，同时成为在“制胜空间”里第一个投进绝杀的明星。10月14日，作为NBA国际赛中国站首位表演嘉宾现身NBA赛场中场秀，现场表演了自己的原创歌曲。