1988年,张光北在电影《弧光》中饰演心理医生柳楷一角,获得中国表演艺术学会学会奖 ;参演电影《哗变》,扮演程唤。1990年,参演电影《天边有一簇圣火》饰演刘清涧。1993年,参演电视剧《三国演义》,饰演吕布一角。2000年,在电视剧《日出东方》中饰演蒋介石。2002年,参演孙俪、佟大为主演的电视剧《玉观音》,出演边小军一角。2004年,由张光北担任总制片人的纪念反法西斯战争胜利60周年电视剧《这里的黎明静悄悄》在黑龙江拍摄 。2005年,与李幼斌、何政军合作主演电视剧《亮剑》,饰演国民党爱国军人楚云飞 。2007年7月,联手李幼斌、何政军出演《亮剑》的原班人马打造的电视剧《仁者无敌》2010年,参演贾一平主演的反映豫商传奇的电视剧《经纬天地》,饰演楚陶朱 。
2013年,主演反映林业发展的电视剧《山里娘们山里汉》,饰演父亲“李松” ;12月,与李诚儒联袂主演话剧《王府井》,张光北饰演的佟寿春与李诚儒饰演的王爷的对手戏,这是他的首部话剧作品。2015年4月出演电影《三体》中常伟思一角。