张海宇出生于山东省青岛市，从小就喜欢錶演。3岁的时候，就能唱一些流行歌曲，比如《爱上一个不回家的人》。幼稚园组织文艺表演时，他每次都要登台。上国中和高中时，他分别参加了声乐和表演训练班，在这些方面得到了比较专业的指导。2008年，就读于青岛第一中学的张海宇报考了北京电影学院和中央戏剧学院的九个相关专业，最终被中央戏剧学院演出製作专业录取，在校期间他热衷于参加各种表演活动，获得过不少奖项。

2012年，张海宇从中央戏剧学院毕业；7月，开始在北京的一家舞台剧製作公司担任文员，但他仍然希望能成为演员；之后，因一次偶然的机会，他获得了某音乐製作秀的面试机会，以学生身份在三亚演出了半年。

2013年4月，开始在人人网上发布原创幽默系列视频《青岛大姨》，塑造了“青岛大姨”这一反讽吐槽形象，从而在网路上获得了一定的关注度；10月，主演音乐剧《Q大道》，该剧是纽约百老汇音乐喜剧《Avenue Q》的中文版，在剧中饰演油腔滑调的待业青年小尼、宅男毛毛锤等五个角色，这是他的首部舞台剧作品，由此进入演艺圈；同年，出演了个人首部微电影《海螺传奇》，该片获得了青岛微电影大赛三等奖。

2014年8月，主演由徐小朋执导的话剧《醉生梦死》，在剧中饰演骗子柳梦梅。2015年1月，与陈玺旭共同出演话剧《水面之下》，在剧中饰演协警火风。

2016年，出演由林峯、迪丽热巴主演的古装传奇剧《六扇门》，在剧中饰演当铺老闆万柳；同年，参加东方卫视场景喜剧综艺秀《今夜百乐门》，在节目中与蒋易合作表演了《低价航空》《水底捞》等小品，从而获得更多关注；10月，正式签约黄晓明创办的易星传媒，成为旗下艺人；12月31日，参加东方卫视跨年晚会，与唐嫣等人互动表演。

2017年，出演由金晨、汪东城主演的古装轻喜剧《萌妃驾到》，在剧中饰演书生气满满且不失乖萌与灵性的何弃疗；3月，参与录製湖南卫视脱口秀节目《天天向上》；同年，与孙艺洲、张梦露联合主演都市情感喜剧《废柴兄弟5泰爽》，在剧中饰演爱上校长女儿、为了泡妞费尽心力的华人洗车工史飞楼。

2018年1月，参加东方卫视喜剧综艺节目秀《今夜现场秀》，在节目中与马丽合作表演小品《共享儿子》；1月18日，出席2017微博之夜；3月，与马丽、宋佳、Tizzy T合作主演的犯罪喜剧电影《阳光不是劫匪》杀青；3月29日，与白客、蓝盈莹、周楚濋等人联合主演的青春爱情喜剧电影《遇见你真好》上映，在片中饰演幽默搞怪又不乏真情的体育生谢伦，这是他的荧幕首秀。

2019年，出演由王彦霖、焦俊艳主演的奇幻喜剧电影《日常幻想指南》；7月15日，与张震、倪妮、李东学等人共同主演的古装神话剧《宸汐缘》播出，在剧中饰演看上去一本正经、实则风趣幽默的司命；其后，其参演的奇幻喜剧电影《日常幻想指南》正式杀青；8月，与陈玺旭、李峥领衔主演的话剧《爸爸的马拉松》首演，在剧中饰演男主角小海；11月，加入CCTV-6“星辰大海青年演员计画”，并与另外31名演员共同出演了《星辰大海》MV；12月，首度跨界担任主持人，主持了2020爱奇艺尖叫之夜；12月20日，与靳东、蓝盈莹、孙淳共同参演的都市律政剧《精英律师》播出，在剧中饰演“大鹅游戏”创始人马龙；此外，他还加盟了江苏卫视文化厨艺竞技类综艺《穿越时间的味道》。

张海宇的父亲是山东济南人，母亲是山东青岛人。虽然周围的人都是说青岛话，但他从小很少说青岛话；直到上了大学，和舍友开玩笑时，他才会偶尔说出几句青岛话，每次都能把他们逗乐。

张海宇是一个很搞笑且有才华的演员。不仅有着喜剧天赋和深厚的表演功底，他还具有很强的创作能力。在《今夜百乐门》节目中，张海宇为观众带来了许多不一样的惊喜（黄晓明、搜狐网评）。

他的学习和吸收能力特彆强。但他对自身职业素养的提高却极其苛刻。在电影《遇见你真好》中，虽然是首次登上大荧幕，但他在影片中的表现可圈可点，他将谢伦这个形象诠释得恰到好处，表现出了很强的可塑性（澎湃新闻网、蒋易、青岛新闻网、《华西都市报》评）。

在话剧《爸爸的马拉松》中，张海宇用自身的幽默感和舞台上极具张力的“摔爬滚打“，让人们看到年轻人在现实和理想夹缝中的挣扎痛苦与不甘。在2020爱奇艺尖叫之夜中，张海宇身着深蓝色丝绒西服套装配以领结亮相，显得帅气十足；首度跨界担任主持的他，谈吐自如、沉稳淡定，丝毫不惧盛典大场面，稳稳hold住了星光红毯，展现了其幽默而独具大将之风。此外，他身穿宝蓝色丝绒西装，搭配同色领结，不仅显得优雅而又自信，还彰显了其不凡的绅士品格（网易、新浪评）。