2000年，张静初参演了由尹力执导，常远、刘栋、李法曾等领衔主演的爱情剧《你的生命如此多情》，由此进入演艺圈 。2001年，出演了由何中华、俞飞鸿、陈继铭等联袂出演的古装武侠剧《三少爷的剑》。

2002年，与范冰冰、乐珈彤、沈晓海等联袂出演了由张多福、朱德承执导的古装言情剧《爱情宝典》，张静初在《风筝误》单元出演詹府才貌双全的二小姐“詹淑娟”。

2003年，主演了由顾长卫执导的剧情片《孔雀》，张静初在片中饰演外表安静、内心执拗的姐姐“高卫红”，凭此角色获得了第6届华语电影传媒大奖最佳女主角奖 、。该片于2005年2月18日在第55届柏林国际电影节期间上映，并获得了评委会大奖银熊奖。

2005年4月13日，与印小天搭档主演的爱情喜剧片《花腰新娘》上映，张静初饰演野性难驯的花腰彝族女孩“凤美”，凭借该角色获得了第12届北京大学生电影节最佳女主角奖；7月29日，由徐克执导，甄子丹、黎明、杨采妮等联袂主演的武侠片《七剑》上映，张静初出演对楚昭南一见钟情却又羞于表达的少女“刘郁芳”，凭此角色获得了第25届香港电影金像奖最佳女配角提名。8月25日，参演由导演袁卫东执导的儿童动作贺岁片《浅蓝深蓝》。

2006年2月14日，与范伟、聂远共同主演的剧情片《芳香之旅》上映，张静初扮演活泼的公车售票员“春芬”，并凭借该角色获得了第30届开罗国际电影节最佳女主角奖；4月，客串由顾长卫执导的影片《立春》；10月13日，由中国、芬兰、法国、荷兰四国合拍的魔幻武侠片《玉战士》上映，张静初在片中饰演来自东方古国，神秘而美丽的“品玉”。

2007年2月13日，与刘德华、古天乐、吴彦祖等领衔主演的犯罪电影《门徒》上映，张静初饰演为了劝丈夫戒毒而染上毒瘾的妻子“阿芬”，由此获得了第27届香港电影金像奖最佳女主角提名；8月10日，与成龙、克里斯·塔克合作出演的动作电影《尖峰时刻3》上映。

2008年，张静初与谢霆锋、张家辉领衔主演了由林超贤执导警匪片《证人》，饰演性格沉默硬朗的检控官“高敏” 。

2009年4月10日，与张家辉、李修贤、李丽珍等共同主演的剧情片《红河》上映，张静初扮演纯真善良的智障少女“阿桃” ；4月29日，与乌尔里奇·图克尔、丹尼尔·布鲁赫、史蒂夫·布西密等联袂领衔主演的历史传记电影《拉贝日记》上映，张静初饰演南京金陵女校擅长摄影的学生“琅书”；4月30日，与任达华、罗慧娟、覃恩美等合作主演的剧情片《天水围的夜与雾》上映，张静初因饰演柔弱纯良的四川姑娘“王晓玲”而获得了第29届香港电影金像奖最佳女主角提名、；7月24日，由古天乐、刘青云、吴彦祖领衔主演的惊悚犯罪电影《窃听风云》上映，张静初在片中饰演有责任的好妈妈“任婉儿”。

2010年7月9日，与黄晓明、任贤齐、周立波等领衔主演的喜剧电影《唐伯虎点秋香2之四大才子》上映，张静初变身身份神秘的侠女“秋香”；7月12日，张静初与徐帆、李晨、陈道明等联袂出演的灾难电影《唐山大地震》首映，她在片中饰演劫后余生的方家女儿“方登”，由此获得了第28届中国电影金鸡奖、第47届台湾电影金马奖、第31届大众电影百花奖最佳女配角提名、；8月6日，全球首部华语变异人动作电影《全城戒备》上映，张静初转型“打女”，饰演自幼学习太极武功的内地专家“程秀华”，凭借该角色获得了第30届香港电影金像奖最佳女配角提名。

2011年3月25日，与任达华、黄圣依等共同主演的犯罪电影《守望者：罪恶迷途》上映，饰演长饰演风情万种的旅馆老板娘“红姐”；4月8日，与文章、白百何、莫文蔚等合作出演的爱情电影《万有引力》上映，张静初演绎了为求子而不断努力的小娇妻“雪莲”；5月26日，张静初被上海国际电影节组委会任命为第14届上海国际电影节主竞赛单元评委。

2012年，张静初与余文乐、林宥嘉、朱雨辰领衔主演了由曾国祥、尹志文执导的爱情电影《醉后一夜》，她在片中饰演见惯各种规则却仍信奉爱情第一的导演助理“桐欣”。

2013年6月9日，与刘德华、佟大为、林志玲联袂主演的动作电影《天机·富春山居图》首映，张静初扮演坚韧果敢、智慧知性的“林语嫣”；6月19日，与龙品旭、黎兆丰等领衔主演的公益电影《我的影子在奔跑》上映，张静初因饰演温柔强悍的单亲妈妈“田桂芳”而获得了第29届中国电影金鸡奖最佳女主角提名；10月11日，与卢卡·巴巴拉斯基、吴嘉龙、卡瑞·刘易斯等主演的悬疑电影《危情黑吃黑》上映。