1989年，进入中国儿童电影製片厂艺术学校学习影视及戏剧表演。1990年，开始在中国少年儿童活动中心学习舞蹈，1990年到1997年在舞蹈学院学习钢琴。

1991年，开始就读于海淀实验国小，1994年到1997年期间在中央电视台梅地亚艺术团学习舞蹈，并代表中央电视台出访澳大利亚。

1997年，进入北京101中学学习艺术体操，2003年，进入中央戏剧学院表演系本科一班（与王龙华、张翰为同班同学）。

1990年，幼年的张宇菲参与了张凯丽、孙松主演的家庭情感剧《渴望》。

1993年，因在马景涛、陈德容主演的琼瑶剧《水云间》中饰演画儿，而成为观众熟知的童星。
2006年，领衔主演电视剧《非法智慧》饰女主角桑薇；同年，出演音乐剧《小床上的长毛绒猴》；同年，在话剧《有多少爱可以胡来》中饰演真真。

2007年，在亲情剧《妈妈的爱》中饰演苗正欣；同年，在都市伦理剧《我的丑娘》中饰小芳。

2009年10月，在江西省兴国县拍摄革命史诗剧《兴国，兴国！》，张宇菲在剧中饰演夏家二小姐“夏冬笑”。

2010年，与曹炳琨、贾青主演电视剧《温柔的背叛》（同学篇），在剧中饰演柳冰。

2011年9月，在福州开拍的亲情伦理励志剧《奶奶再爱我一次》中一人分饰林雪梅、刘丽娟两角；12月23日，参加安徽卫视联合光线传媒举办的2011国剧盛典。

2012年10月，在浙江衢州开拍的年代豪门题材剧《凤游龙门》中饰演骆竹筠。

2015年，主演的喜剧电影《宾士的大葱》上映，在片中饰演贤惠持家的贤妻良母；同年，张宇菲在青春偶像喜剧《新婚公寓》中饰演具备女神长相的神经超级大条的大龄剩女莎莎。

2016年6月，与李幼斌、陶慧敏共同主演的爱国主义题材电影《天火行动》在四川绵阳开机，张宇菲在片中饰演性格活波、精灵古怪的报社编辑，自由撰稿人。

2017年，与林永健、蒋欣等人合作主演都市情感剧《凡人的品格》，在剧中饰演性格直率、自信美丽又张扬跋扈的富家千金温迪。

90年代因出演电视剧《渴望》、《云水间》成为了一名家喻户晓的小童星，而谦逊低调、优雅温婉的张宇菲毕业后一直默默耕耘，在电影、电视剧、话剧、音乐剧、广告等方面全方位发展。特别是2007年从中戏表演系毕业后，张宇菲以清新优雅的气质和锤鍊多年的演技出演过多部影视剧的女一或女二的角色。在央视大戏《兴国兴国》中，张宇菲更是凭藉女二号“夏冬笑”一角，给观众们留下了深刻的印象（新华网评）。