一九九零年十月二十八日，张天爱出生于中国黑龙江省的哈尔滨市。在成长过程中，她曾对自己的未来怀有丰富的憧憬，一度梦想能够成为一名维护公正的律师，或是投身创意领域，成为一名优秀的设计师。十八岁时，张天爱选择了远赴日本留学，在异国他乡专心攻读服装设计专业，系统地学习相关知识与技能。完成学业归国后，为了进一步夯实自己在视觉艺术方面的基础，她进入北京电影学院进行深造与进修。起初，张天爱的职业规划更倾向于幕后工作，她希望运用所学的设计专长在影视制作中发挥所长。然而，在北京电影学院学习期间，她的外形与气质吸引了诸多影视剧组的注意，陆续有一些剧组向她发出邀请，希望她能在剧中饰演一些配角。这些机会的出现，逐渐改变了她的想法。经过一番考虑，张天爱决定勇敢地迈出一步，尝试转向幕前，开启自己的演员生涯。与此同时，为了积累实践经验并拓宽发展道路，她在坚持学业的同时，还利用课余时间兼职从事平面广告的拍摄工作，一步步踏入了演艺行业。
二零零六年，张天爱在电影《满城尽带黄金甲》中担任了著名演员巩俐的灯光替身，由此初次接触影视拍摄工作。至二零零九年，她通过出演一部微电影《落樱》正式迈入娱乐圈，开启了其职业演艺生涯。二零一三年，张天爱开始更多地涉足电视剧领域，她在由海清、张译联袂主演的都市生活轻喜剧《抹布女也有春天》里扮演了公司职员安迪一角；同年，她参与演出的另一部都市婚恋题材轻喜剧《老公的春天》也相继播出，进一步积累了表演经验。二零一四年九月，由张天爱担纲主演的网络情景喜剧《怪咖啡》正式上线，她在剧中生动诠释了乐观开朗、容貌出众的失意海归女演员朱丽叶，该角色在经历起伏后最终成为一名咖啡店店员；同年十二月，她与孙红雷、海清等资深演员合作出演的抗战题材剧集《二炮手》于卫星频道播出，张天爱在剧中饰演了性格复杂、机智而不择手段，同时又傲娇任性的日本军医凌织羽，其中与孙红雷的多场精彩对手戏为她赢得了广泛的关注与讨论。正是凭借对这一角色的出色演绎，张天爱在次年举办的横店影视节暨第二届文荣奖中荣获了最佳女配角奖项，标志着其演技获得了业内的正式认可。
在2015年，张天爱与朴海镇、张亮、薛之谦等多位艺人携手合作，共同出演了聚焦现代都市男性生活的剧集《男人帮·朋友》。她在剧中塑造了女二号穆天这一角色，其形象展现出十足的御姐风范，然而在情感道路上却充满了悲剧色彩，令人感到既可悲又可怜。同年12月，由她领衔主演的古装穿越题材剧集《太子妃升职记》正式播出，张天爱在剧中诠释了太子妃张芃芃一角，这个人物拥有男儿般的内心与女儿身的外表，性格多变，时而英姿飒爽、潇洒自如，时而又仙气缭绕、妩媚动人。该剧在收官之际创下了高达26亿次的网络播放量，凭借这一现象级作品，张天爱个人迅速成为众多媒体娱乐版面的头条人物，收获了极为广泛的公众关注与热议。进入2016年，她在2月22日登上了湖南卫视元宵喜乐会的舞台；随后在6月7日，其主演的都市爱情剧《我的朋友陈白露小姐》于爱奇艺平台播出，剧中她饰演了富家千金海棠，这一角色性格温柔善良、安静内敛，外表看似柔弱但内心却十分刚毅坚强。8月29日，张天爱发布了个人首支音乐单曲《我们之间》，迈出了在音乐领域的重要一步。此后，她又在陈凯歌导演执导的古装魔幻悬疑电影《妖猫传》中出演了关键人物胡姬玉莲，这个角色是推动剧情谜团破解的核心，为了完美呈现片中的舞蹈戏份，张天爱在拍摄期间投入了大量精力，专门跟随舞蹈老师进行了刻苦的训练。9月29日，其主演的首部爱情电影《从你的全世界路过》登陆院线，她在片中扮演了平凡甚至有些懦弱、甘愿为爱全心付出的电台实习DJ幺鸡，该片最终取得了超过8亿人民币的票房成绩。10月15日，她以“跨屏爱豆”的身份加入主持阵容，参与了第十一届金鹰节互联盛典。同年，她还领衔主演了古装玄幻动作剧《武动乾坤之英雄出少年》与《武动乾坤之冰心在玉壶》，在剧中生动演绎了灵动俏皮、充满活力的冰主应欢欢。12月31日，张天爱亮相湖南卫视跨年演唱会，并担任了开场歌舞秀的表演嘉宾。时间来到2017年，7月21日，她主演的现代喜剧片《父子雄兵》上映，片中她化身为卤煮西施刘雯。紧接着，她与众多艺人共同参演的建军90周年献礼影片《建军大业》在全国范围公映，张天爱在片中饰演了历史人物宋美龄，凭借对这一角色的细腻刻画，她成功获得了第34届大众电影百花奖最佳女配角奖的提名。8月11日，她与王大陆搭档主演的古装奇幻动作片《鲛珠传》在全国上映，她在片中饰演了性格高冷英气、身手敏捷利落的女捕快黑羽。2018年8月2日，张天爱再次与张若昀搭档，主演的都市爱情轻喜剧《爱情进化论》播出，她在剧中成功塑造了职场中雷厉风行、但在爱情里却敏感迷茫的“轻熟女”角色艾若曼。
二零一九年八月二十五日，张天爱作为常驻嘉宾参与录制的减肥生活真人秀节目《哎呀好身材》正式开播，由此开启了她在该年度密集的演艺行程。同年九月二十八日，她登上了《今天是你的生日——庆祝新中国成立70周年优秀国产影片特别推介》的舞台，与著名演员张涵予、欧豪等人同台，共同献唱了歌曲《我爱祖国的蓝天》，展现了其多才多艺的一面。紧接着在九月三十日，一部由真实事件改编的现代灾难片《中国机长》登陆全国院线，张天爱在片中饰演了四号位乘务员黄佳，这个角色不仅外形靓丽可爱，更在危急时刻表现出沉着冷静的专业素养，给观众留下了深刻印象。进入十月，她的专业能力获得了业界进一步认可，成功入围了第六届“中国电视好演员”评选绿组女演员的候选名单。十一月十八日，由她领衔主演的青春励志剧《鳄鱼与牙签鸟》与观众见面，她在剧中生动诠释了热情活泼、独立自主的建筑系留学生李南恩，塑造了一个积极向上的现代青年形象。 时间来到二零二零年一月二十四日除夕夜，张天爱首次登上了中央广播电视总台春节联欢晚会的舞台，她与舞者宋洁及众多舞蹈演员一同，为全国观众奉献了一场精彩的歌舞表演《泉》。同年四月，在一部播出的古装传奇剧《清平乐》中，她客串出演了令宋仁宗倾心的女子陈熙春，虽然戏份不多却令人过目难忘。五月一日劳动节，她再次亮相中央广播电视总台，参与了《中国梦·劳动美》五一特别节目的录制，并与演员古力娜扎联袂演唱了歌曲《春暖花开》。九月二十九日，一部聚焦抗疫事迹的时代报告剧《在一起》之《生命的拐点》单元播出，张天爱在其中贡献了真挚的演出。次日九月三十日，在《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》的舞台上，她又与李沁、Angelababy共同合唱了歌曲《但愿人长久》。十月十一日，作为主要嘉宾参与的闯关式人物访谈节目《追梦人之开合人生》于浙江卫视首播，呈现了她更为真实的一面。十二月二十一日，一档以城市慢生活体验为主题的真人秀《念念桃花源》播出，张天爱以固定嘉宾的身份参与其中，分享了她的生活感悟。 二零二一年五月十四日，张天爱主演的都市爱情励志剧《我的漂亮朋友》播出，她饰演的女主角刘文静出身贫寒却坚韧不拔，在都市中努力奋斗追寻梦想，其表演细腻而富有感染力。此后不久，她以固定嘉宾身份加盟的一档女性主题真人秀《姐妹俱乐部》也与观众见面。七月九日，一部众星云集的主旋律抗疫题材电影《中国医生》上映，张天爱在片中参与了集体演出。十月一日国庆节，她主演的电影《我和我的父辈》之《乘风》如期上映。十一月四日，与陈坤搭档主演的现代军旅剧《和平之舟》在央视综合频道播出，她成功塑造了专业果敢的女军医路阳这一形象。十二月十五日，由她特邀主演的古装传奇剧《雪中悍刀行》通过腾讯视频和CCTV-8联合播出，她在剧中饰演了被誉为天下第一美人的南宫仆射，其古装扮相备受好评。在十二月三十一日举行的启航2022——中央广播电视总台跨年盛典上，张天爱再次登台，表演了节目《永不消逝的电波》，为她这一年的艺术旅程画上了一个圆满的句号。
在2022年5月20日，张天爱参与的励志成长音乐竞演节目《乘风破浪第三季》正式与观众见面，她通过节目中的一系列唱跳舞台激烈比拼，展现了出色的舞台实力，最终在总决赛后成功“成团”，开启了演艺事业的新篇章；随后在6月23日，她以嘉宾身份亮相湖南卫视的《湖南好有味》中国粮•湖南饭特别节目，并倾情演唱了歌曲《光的方向》，获得了广泛好评；同年8月12日，她出席了第十二届北京国际电影节，与国际影人交流学习；紧接着在8月14日，她在微博电影之夜上荣获“年度进取演员”奖项，肯定了其在电影领域的努力与进步；到了11月11日，由她作为固定嘉宾参与录制的女性励志真人秀《乐队的海边》正式开播，节目传递了积极的女性力量；11月29日，她在微博视界大会上再度获得年度魅力演员奖，人气持续攀升。进入2023年，1月14日，张天爱受邀参加快手老铁联欢晚会，精彩演绎了节目《唯一》；5月23日，她参与演唱的中国电影华表奖主题推广曲《光辉》正式播出，用歌声致敬中国电影；6月23日，她参与的聚焦熟人社交的综艺节目《是好朋友的周末》于优酷平台播出，展现了其生活中真实自然的一面；9月28日，她特别出演的现代都市爱情片《前任4：英年早婚》登陆院线，其表演细腻动人；而在8月30日，由她主演的都市励志轻喜剧《最灿烂的我们》也已播出，她在剧中生动塑造了怀揣时尚梦想、努力拼搏的都市女孩周然一角，给观众留下深刻印象；12月5日，她参与的《2023微博视界大会》如期播出；12月31日，她登上了《2023-2024湖南卫视芒果TV跨年晚会》的舞台，与乔欣、孙怡共同带来了精彩的节目表演《劈你的雷正在路上》。时间来到2024年，1月18日，她参加的互联网普法教育推理节目《大侦探第九季》播出，以新颖形式普及法律知识；1月31日，由她领衔主演的古装爱情剧《阿麦从军》开播，她在剧中成功诠释了南夏开国女将军阿麦的英姿与柔情；2月9日，她亮相《2024年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与董宝石、吉克隽逸等艺人合作表演了节目《冬日暖阳》，舞台效果热烈；5月31日，她出席了颇具影响力的智族GQ创意大赏活动；7月28日，她参与了第十八届FIRST青年电影展暨FIRST青年电影盛典，支持青年电影创作；11月8日，她主演的微短剧《大话大话西游》上线播出；11月12日，她加盟的《桃花坞开放中第三季》也与观众见面。步入2025年，6月7日，张天爱特别出演的古装传奇剧《长安的荔枝》播出，其古装扮相再度引发关注；同年6月，她正式与西嘻影业签约，展开了新的合作旅程；9月23日，她主演的悬疑谍战剧《守护者们》播出，挑战了全新的角色类型；10月1日，由她领衔主演的电影《毕正明的证明》在全国院线上映；10月6日，她参与配音工作的动画电影《疯狂电脑城》也同步上映，展现了其多元的演艺才能；10月30日，在2024-2025年度中国电影大数据暨电影频道M榜荣誉之夜上，她荣获了年度关注演员的殊荣，业界认可度进一步提升。2026年2月14日，她出演的电影《喜欢上“欠欠”的你》浪漫上映，为其演艺履历再添重要一笔。
张天爱的家庭结构较为简单，主要由父母和一位兄长组成。她的父亲与母亲长期共同经营一家主营地方风味菜肴的土菜馆，以此作为家庭的主要经济来源。在她的成长过程中，比她年长八岁的哥哥也扮演了重要的角色，兄妹二人年龄差距较为明显。这个普通的家庭环境，为她提供了稳定的生活支持与亲情陪伴。
演员张天爱曾与同为艺人的李子峰有过一段备受关注的恋情，两人因工作结缘，不仅在多部作品中携手合作，更在社交媒体上留下了诸多甜蜜互动的痕迹。2012年2月，李子峰曾公开向张天爱求婚，这段关系一度进展至谈婚论嫁的阶段。然而到了2015年，张天爱通过微博正式对外宣布，两人已结束恋人关系，各自走向不同的人生道路。时光流转至2019年5月，张天爱在参与电视剧《我的漂亮朋友》拍摄期间，结识了合作演员徐开骋，并由此开启了另一段感情篇章。同年9月，两人被媒体拍到一同出行，画面曝光后，关于他们正在交往的传闻便开始流传。2022年8月24日，有媒体披露徐开骋多次出入演员古力娜扎居住的小区，这一动向迅速引发公众对其感情状况的猜测。次日，张天爱在个人微博上公开了一段录音内容，其中记录了徐开骋在酒后失态言行以及事后向她致歉的过程。随后，古力娜扎转发该条微博并明确回应，澄清自己并非外界所传的“第三者”，而是在不知情的情况下被卷入其中。徐开骋也很快发文道歉，并解释称录音事件实际发生在2021年12月16日，当时他与张天爱已经分手。事实上，张天爱与徐开骋的恋情最终于2022年7月10日前后画上句点，两人正式结束了这段关系。
张天爱最初是通过参演《太子妃升职记》这部作品而逐渐走入公众视野的，她不仅拥有清新俊美的面容与玲珑有致的身材，更具备一种独特而吸引人的个人气质，整体形象洋溢着蓬勃的青春活力。她所展现出的年轻、独立且不懈奋斗的姿态，在某种程度上恰好代表了当下年轻一代的积极特质。尽管不少人认为张天爱是一位幸运的姑娘，可事实上，她的走红绝非偶然，更多是源于她多年来始终如一的坚持和不懈的努力。在真正成名之前，她曾经历过长达六年的配角生涯，然而即便在这样的阶段，她也从未萌生放弃的念头，而是持续不断地争取每一个可能的机会，勇于尝试并挑战各类不同的角色。尤其是在接拍《太子妃升职记》时，面对“太子妃”这个需要同时诠释男女双重特质的复杂角色，她毅然突破传统的性别界限，主动去观察、学习并揣摩男性角色的行为与表达方式，最终凭借精湛的演绎赢得了广大观众的广泛认可与深深喜爱。