张天爱于日本留学之后在北京电影学院进修学习,并拍摄平面广告。
2009年,受好友韩国导演韩承桓的邀请,赴韩国拍摄微电影《落樱》,首次触电的她在片中与还是练习生的金秀贤合作。之后,她主要拍摄电视广告,结识了一些导演和制片人,并因此在2012年签约了喜天影视,得到了一些角色。2013年,在海清、张译主演的都市生活轻喜剧《抹布女也有春天》中饰演一个公司职员。
2014年9月,在腾讯自制的网络情景喜剧《怪咖啡》中饰演失意海归女演员朱丽叶,后成为咖啡店店员,乐观开朗、貌美如花。12月,出演孙红雷、海清主演的抗战剧《二炮手》,在剧中饰演了机智傲娇的日本军医凌织羽,与孙红雷上演对手戏,因而受到关注;她也凭借该角色在2015年横店影视节暨第2届文荣奖中获得最佳女配角奖。
2015年,与朴海镇、张亮、薛之谦合作拍摄都市剧《男人帮·朋友》,在该剧饰演女二号穆天,在感情上可悲、可怜的角色。同年12月,主演乐视自制的古装网络剧《太子妃升职记》,饰演太子妃张芃芃,从现代直男穿越为古代太子妃,演绎男女双重性格,剧集收官时网络播放量达到26亿,因此受到了更多的关注。