2007-2010年，张慧雯就读于江西省鹰潭市第一中学。2010年，考入北京舞蹈学院，学习中国民族民间舞。2011年，参加在土耳其举办的“中国文化年”的演出。
2013年3月，张艺谋电影《归来》剧组挑选女二“丹丹”的演员人选，因为角色需要又会跳舞又会演戏的女孩子，经过半年时间张慧雯最后被选中，9月正式进入《归来》剧组，并开始接受高强度的突击培训，学芭蕾舞、学台词和练习发音。
2014年7月2日，参加北京舞蹈学院2014年的本科生、研究生的毕业典礼，正式本科毕业。
2014年，张慧雯签约乐视影业；5月16日，剧情文艺电影《归来》在中国内地上映，该片最终在中国内地获得3亿人民币，刷新中国国产文艺片公映日票房、破亿速度、上映总天数、总票房数记录，而张慧雯凭借在片中饰演的女主角丹丹获得第九届亚洲电影大奖最佳新演员奖、第六届澳门国际电影节最佳新人奖、第22届北京大学生电影节最佳新人奖及第9届华语青年影像论坛年度新锐女演员奖，同时还提名第51届台湾金马奖最佳新演员奖及第30届中国电影金鸡奖最佳女配角。
2015年，主演由何炅执导的青春校园爱情电影《栀子花开》上映，她在片中饰演女主角言蹊，该片上映首日在全国排片达到6,7000场，而票房也成功破亿，刷新国产片首日排映场次新高；随后，张慧雯再次与李易峰合作主演微电影《谁是你的菜2015》。
2016年，成立上海张慧雯影视文化工作室；随后，拍摄时尚奇幻侦探动作片《大侦探霍桑》，在片中饰演神秘性感的白牡丹；8月11日，在香港警匪电影《使徒行者》中饰演霸气女保镖小英；26日，青春成长爱情电影《在世界中心呼唤爱》全国公映，她在片中饰演阳光爽朗的三好学生夏叶。
2017年，与黄晓明、刘昊然、佟丽娅等联袂主演的古装权谋剧《琅琊榜之风起长林》首播，张慧雯在剧中饰演医女林奚，这是她首次出演电视剧。
2019年，加盟和颂传媒；11月，参与演唱中央电影频道青年演员计划主题曲《星辰大海》。
2020年，张慧雯与刘蔚、庆元、刘仪伟、王镇、文莉共同担任2020江西卫视春节联欢晚会主持人；6月18日，与任嘉伦、李艺彤、郭昊钧等联袂主演江湖闯关追爱剧《暮白首》播出，在剧中饰演龙吟城城主之女容婳；11月8日，其出演的网剧《你好，火焰蓝》在南京开机。
2021年，主演的荒诞喜剧电影《日不落酒店》将在全国院线上映，在片中饰演女主角橘子。
日不落酒店2021-1-16 饰演橘子 导演冯一平、刘峻萌、郝心悦 主演黄才伦、何子君、高叶、张琛、孙珍妮、陶海
大侦探霍桑2019-01-25 饰演白牡丹 导演周显扬 主演韩庚、尹正、冯嘉怡
在世界中心呼唤爱2016-08-26 饰演夏叶 导演郭在容 主演欧豪、杨紫、高泰宇
使徒行者2016-08-11 饰演小英 导演文伟鸿 主演张家辉、古天乐、佘诗曼
栀子花开2015-7-10 饰演言蹊 导演何炅 主演李易峰、蒋劲夫、张予曦
归来2014-5-16 饰演丹丹 导演张艺谋 主演陈道明、巩俐、闫妮
暮白首2020-06-18 饰演容婳 导演任海曜、林健龙、刘镇明 主演任嘉伦、李艺彤、郭昊钧
有翡2020 饰演吴楚楚 导演吴锦源 主演赵丽颖、王一博
一片冰心在玉壶2020 饰演莫研 导演赵锦焘、武文光 主演吴希泽
当家主母2020 饰演林舒芳 主演蒋勤勤、杨蓉、徐海乔、茅子俊
你好，火焰蓝2020 导演张力川 主演龚俊
琅琊榜之风起长林2017-12-18 饰演林奚 导演孔笙、李雪 主演黄晓明、佟丽娅、刘昊然
2015-10-31 华语电影传媒大奖最佳新演员奖 归来 （提名）
2015-09-09 中国电影金鸡奖最佳女配角 归来 （提名）
2015-06-19 上海国际电影节亚洲新人奖最佳女演员奖 归来 （提名）
2015-05-31 华鼎奖中国最佳新人奖 归来 （提名）
2015-05-09 北京大学生电影节最佳新人奖 归来 （获奖）
2015-03-25 亚洲电影大奖最佳新演员奖 归来 （获奖）
2014-12-31 澳门国际电影节最佳新人奖 归来 （获奖）
2014-11-06 华语青年影像论坛年度新锐女演员奖 归来 （获奖）
2014-10-01 台湾电影金马奖最佳新演员奖 归来 （提名）
2017-12-07 Men's Uno Young周年派对年度实力女演员奖 （获奖）
2017-11-08 风尚大赏人气女演员 （获奖）
2017-08-31 微博时尚盛典年度最具潜力新锐女明星 （获奖）
2015-01-02 申报电影盛宴年度新势力奖 （获奖）
2014-12-12 YOKA风尚夜颁奖盛典获年度新锐榜样奖 （获奖）
2014-05-26 戛纳国际电影节最佳着装奖 （获奖）
张慧雯很有悟性，《归来》虽然是她第一次演电影，但她很努力，演的很好，年轻演员第一次演有年代跨度的戏，和巩俐陈道明两个最好的演员搭戏，有这样的表现很不容易（张艺谋评价）。
她不但戏演得好，舞也跳得好（斯皮尔伯格评价）。
很明白自己想要什么，是一名很有前途的演员（巩俐评价）。
她也是一个很有灵气的年轻演员（陈道明评价）。
这位21岁便被“谋女郎”光环附身的姑娘，没那么严肃刻板，更没一丝凌厉心狠，就是个言笑晏晏、古灵精怪的邻家小女孩。作为非科班出身的影视圈新人，张慧雯在面对访问时亦毫无职业雕琢痕迹，有一说一，直来直去（新浪网评）。
