1997年张小斐开始在北京中央民族大学舞蹈系学习舞蹈。2001到2005年期间在中国武警文工团，2005年考入北京电影学院表演系本科，2009年毕业，现就职于中国广播艺术团。
2007年在校期间出演电影《烽火岁月》中女一号林小童一角，正式开始演艺生涯。
2008年出演高则豪执导的励志电影《大饼的莎士比亚》，在片中饰演张然。
2009年领衔主演反映中国偏远山区教育问题的电影《村学的冬天》饰女一号齐慧慧。
2010年参与讲述了中国第一代航天员张天聪故事的影片《飞天》，庆祝
建党九十周年。同年在纪念清华大学建校一百周年的电视剧《天行健》中饰演宋惠敏。随后出演于立清执导的抗战剧《敢死队》饰舒雅洁。
2012年在传记题材剧《刘伯承元帅》中饰演讼英。同年参加北京电视台春节联欢晚会搭档贾玲等人出演小品《女人的N次方》。
2013年2月参加北京电视台的春晚，搭档喻恩泰、大鹏等出演小品《男人n次方》。同年在年代悬疑剧《烈焰》中饰演女二号刘雅丽。
2014年搭档吴秀波等人出演电视剧《马向阳下乡记》，饰演“齐槐”
2014年江苏卫视喜剧综艺栏目《一起来笑吧》出演“剩女大爆炸”、“总监驾到”、“越狱环节”。
2015年2月18日，在2015年中央电视台春节联欢晚会中搭档冯巩、高晓攀、尤宪超出演小品《小棉袄》。