2006年，张萌与杨千嬅、霍建华、胡宇威合作主演了动作喜剧《武十郎》，剧中她饰演的是与本人反差很大且娇生惯养的大小姐雷小雨；同年，她还再次与陈逸恒、王静合作，主演了《我主沉浮》的续集《我本英雄》，并在剧中依然饰演陈明丽；此外，张萌还出演了个人的第一部电影作品，她与胡歌、周笔畅、张柏芝合作出演了话题剧情片《第601个电话》。

2007年，张萌与童蕾、郭晓东、熊乃槿共同出演了心理悬疑剧《谁懂我的心》，并在剧中饰演了敢爱敢恨的APPLE。

2008年，张萌先与张国立、庄庆宁、杨若兮共同出演了家庭情感剧《赶走你的忧郁》；而后，与张国立、陈小艺合作出演的现代情感剧《想爱都难》；同年，张萌还与刘小锋、曾黎合作主演了谍战悬疑剧《蓝色档案》，并在剧中饰演了蛇蝎美人宋丹妮；此外，她还在与郭晓东、曾黎共同主演的年代剧《伤情》中饰演了身有残疾的夏暖晴。

2009年，张萌先是与胡歌、白冰、张世共同主演了根据同名电影改编的穿越传奇剧《神话》，并在剧中一人分饰了泼辣时尚的现代少女高岚、知书达理的古代少女小月(虞姬) ，而她也因此被观众所熟知，同时，张萌还演唱了该剧的主题曲《穿越》；之后，她又在与韩雪、刘小锋、申军谊合作出演的谍战剧《利剑》中饰演了单纯洒脱的马梦兰；同年，张萌还与郭晓东、宋春丽、尤勇智共同主演了现代情感剧《成长》，并在剧中饰演了女主角安叶；此外，她还在与刘小锋、郭晓东、秦岚联袂主演的谍战传奇剧《红色电波》中饰演了内心纠结的女配角章嘉雯；以及，与杜志国、温峥嵘合作主演了商界传奇剧《风雨雕花楼》。

2010年，张萌与霍建华、黄觉、曾黎共同主演了推理悬疑剧《唐琅探案》，并在剧中饰演了英气十足的女主角黄阙；同年，她还与田海蓉、赵子琪、苗侨伟合作主演了商战爱情剧《金枝玉叶》，其在剧中饰演的是追梦女孩儿玉琪。