张碧晨出生于天津市，受爱唱民歌的母亲影响，从小就对音乐产生了浓厚的兴趣。她先后在河东第一中心小学、 天津市第七中学度过了自己的小学及中学生涯。2009年，本想考中央戏剧学院的张碧晨在父母的劝说下转而投考天津外国语大学法语专业，并以优异的成绩考入。2010年，还在读大一的张碧晨参加了天津外国语大学举办校园歌手大赛，最终获得总决赛冠军。
2012年，张碧晨参加了KBS主办的“K-POP世界庆典”中国赛区的歌唱比赛，凭借演唱韩剧《拥抱太阳的月亮》的插曲《时光倒流》而获得总冠军；10月28日，以中国赛区冠军的身份代表中国赴韩国参加“K-POP世界庆典”总决赛，并获得了韩国总决赛第二名的成绩和最优秀奖。
2013年，张碧晨被KBS韩流促进团团长选中，受邀参加了韩国音乐节目《音乐银行》，并在节目中与韩国歌手Ali合唱歌曲《伤痕》，也因此张碧晨被节目组的导演看中，之后被推荐签下了韩国的一家经纪公司；4月，张碧晨签约了韩国经纪公司Haeun Entertainment，正式开始了自己韩国练习生的生活；7月25日，作为女子组合Sunny Days一员在韩国正式出道；7月31日，随组合推出了单曲《너랑 똑같은 여자 만나봐》。之后，由于韩方经纪公司屡屡违反合同，被迫解约。
2014年，回国后的张碧晨参加了浙江卫视歌唱选秀节目《中国好声音第三季》，以一曲《她说》获得四位导师转身，并加入到那英组；9月26日，在那英组的终极考核中，获得小组冠军；10月7日，在总决赛中以一曲《时间都去哪儿了》获得年度总冠军，成为该节目首位女性冠军；同年，张碧晨签约了梦响强音，从而正式开始其个人职业歌手生涯；11月，首次登上香港红磡的舞台；11月13日，为电视剧《青年医生》演唱的插曲《一吻之间》发布，该歌曲获得第22届东方风云榜年度十大金曲奖；12月30日，推出与余枫等合唱的单曲《幸好有你》；12月31日，参加东方卫视“我们的梦”跨年演唱会。
2015年，张碧晨首次登上台北小巨蛋舞台；之后，张碧晨先后在各颁奖盛典中揽得了华鼎奖“华语年度最受欢迎新锐歌手”、“东方风云榜音乐盛典最佳新锐歌手”等七个奖项；此外，她还先后登上了中央一套梦想星搭档公益盛典以及辽宁、天津卫视春晚的舞台；2月，其演唱的《一吻之间》连续三周获得百度King榜榜首，亦成为首位夺得King榜周冠的女歌手；3月31日，正式与“梦响当然”签订唱片约；4月8日，推出个人单曲《白芍花开》；6月，张碧晨相继为各电视剧献唱了主题曲《不要忘记我爱你》、插曲《年轮》等，而张碧晨个人也因此获得更多关注；7月，她相继为各类电影献唱了主题曲《我只是慢慢走远》、《年少轻狂》等；12月5日，在第9届咪咕音乐盛典上获得“年度最受欢迎新人”以及“年度最畅销十大金曲奖”两个奖项；同年，张碧晨受国务院侨办邀请，参加了海外春晚的“文化中国·四海同春”活动。
2016年，受邀参加北京卫视环球春晚；3月28日，其演唱的歌曲《年轮》获得第23届东方风云榜年度十大金曲奖，而她本人则获得了最佳年度飞跃奖以及全民选择女歌手奖；4月3日，获得MusicRadio全球流行音乐年度盛典“年度最佳新人金奖”；5月7日，获得MusicRadio中国Top音乐盛典“内地年度最受欢迎新人”奖，并演唱歌曲《你给我听好》；6月13日，张碧晨在“微博电影之夜”演唱了歌曲《如果一切没有发生过》，该歌曲获得“微博最受欢迎电影歌曲”；6月22日，推出单曲《渡红尘》；同年，张碧晨为各电视剧演唱了片尾曲《时光笔墨》、《当爱来敲门》等；9月18日，在江苏卫视音乐竞猜类《蒙面唱将猜猜猜》节目第一轮中以“进击的女帝”形象演唱《滚滚红尘》晋级到第二轮，并在第二期节目中以一曲《圣诞结》成功揭面；11月30日，献声新浪“最美表演”主题推广曲《曾经守候》；12月10日，在北京举办了个人首场“自饰北京演唱会”，她还在演唱会上与嘉宾周笔畅合唱了歌曲《原点》；12月20日，在2016国剧盛典上献唱了《年轮》、《时光笔墨》和《一直很安静》三首歌曲；12月29日，发行首张个人音乐专辑《开往早晨的午夜》，其中收录了同名主打《开往早晨的午夜》、首波主打《童梦》以及演唱会主题曲《自饰者》在内的十首歌曲；12月31日，张碧晨在江苏卫视跨年演唱会上独唱了歌曲《我可以忘记你》、《自饰者》，并与周华健合唱歌曲《天下有情人》。
2017年，推出与杨宗纬合唱的电视剧片尾曲《凉凉》；2月，推出重新编曲电音版单曲《It's Love》；3月4日，作为挑战歌手阵容登上湖南卫视音乐节目《歌手2017》，并在第九期的节目中演唱了个人原创歌曲《胡桃夹子》；3月27日，她的个人专辑《开往早晨的午夜》获得第24届东方风云榜年度概念专辑奖和传媒推荐大奖，其演唱的歌曲《下一秒》获得年度金曲奖；4月22日，在“歌手2017巅峰会”上演唱了歌曲《袖手旁观》；4月26日，推出个人单曲《一半一半》；5月26日，献声电视剧《楚乔传》片头曲《望》；6月，献声电影《明月几时有》宣传主题曲《曾经守候》；8月31日，在首届微博时尚盛典中获得“年度最具时尚影响力歌手”奖。
2018年，登上2018年中央电视台春节联欢晚会，并与古巨基、平安、喻越越共同演唱歌曲《乘风破浪》；4月20日，在湖南卫视播出的《2018歌手金典之夜》上演唱歌曲《我变了，我没变》；5月，献唱“五四青年节”特别歌曲《强国一代有我在》；5月12日，推出个人单曲《在你爱的牵挂里》；6月9日，在北京举行“极光”演唱会。
2020年，湖南卫视推出的中国亲情观察成长励志节目《我家那闺女第二季》第六期播出；9月30日，参加央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，与陈伟霆、张韶涵、夏利奥合唱歌曲《守护》；10月23日，参与配音的动画电影《飞奔去月球》正式上映；11月8日，加盟东方卫视代际潮音竞演综艺节目《中国梦之声·我们的歌第二季》；11月13日，为电影《如果声音不记得》演唱的插曲《骗》发布；11月26日，为剑灵七周年演唱的主题曲《以剑为期 》上线；12月31日，参加浙江卫视2021跨年晚会。
2021年，推出个人单曲《逢生》；3月14日，推出第2张个人音乐专辑《时》，收录了包括《隐隐作秀》《等你像》等在内的10首歌曲。
时 2021-3-14
开往早晨的午夜 2016-12-29
心手相握 2021-1-2 《浙江卫视2021跨年晚会》主题曲
逢生 2021-1-1
以剑为期 2020-11-26
我是你的女王 2020-10-23 《飞奔去月球》动画电影角色歌
木兰心 2020-9-18 《木兰：横空出世》电影片尾曲
蓝银色的海 2020-4-30 《新斗罗大陆》手游主题曲
心欲止水 2020-2-17 《三生三世枕上书》电视剧插曲
My Way 2019-12-29
Interstellar 2019-12-16
水从天上来 2019-8-16 《宸汐缘》电视剧插曲
今后我与自己流浪 2019-7-20 《哪吒之魔童降世》电影片尾曲
只要平凡 2018-6-25 《我不是药神》电影主题曲
在你爱的牵挂里 2018-05-12 汶川大地震十周年慰问演出主题曲
强国一代有我在 2018-05-04 五四青年节献礼曲
染 2018-4-26
极 2018-3-22
听雪 2018-3-8 电视剧《烈火如歌》如歌情感主题曲
隐隐作秀 2018-1-25
曾经守候 2017-06-07 电影《明月几时有》宣传主题曲
望 2017-05-26 电视剧《楚乔传》片头曲
2018-08-29 2018华人歌曲音乐盛典年度内地最受欢迎女歌手 （获奖）
2018-08-29 2018华人歌曲音乐盛典年度最受欢迎影视金曲 凉凉 （获奖）
2018-08-29 2018华人歌曲音乐盛典年度金曲 凉凉 （获奖）
2018-03-26 第25届东方风云榜音乐盛典最受欢迎女歌手 （获奖）
2018-03-26 第25届东方风云榜音乐盛典十大金曲 凉凉 （获奖）
2017-07-19 亚洲金曲大赏内地最受欢迎女歌手 （获奖）
2017-03-27 第24届东方风云榜音乐盛典年度金曲奖 下一秒 （获奖）
2017-03-27 第24届东方风云榜音乐盛典年度概念专辑奖 开往早晨的午夜 （获奖）
2017-03-27 第24届东方风云榜音乐盛典传媒推荐大奖 （获奖）
2016-09-27 亚洲新歌榜年度盛典年度媒体推荐歌手 （获奖）
2016-06-13 微博电影之夜 微博最受欢迎电影歌曲 如果一切没有发生过 （获奖）
2016-05-07 MusicRadio中国Top音乐盛典内地年度最受欢迎新人 （获奖）
2016-04-03 MusicRadio全球流行音乐年度盛典年度最佳新人金奖 （获奖）
2016-03-28 第23届东方风云榜音乐盛典最佳年度飞跃奖 （获奖）
2016-03-28 第23届东方风云榜音乐盛典全民选择女歌手 （获奖）
2016-03-28 第23届东方风云榜音乐盛典年度十大金曲 年轮 （获奖）
2015-12-05 第9届咪咕音乐盛典年度最受欢迎新人 （获奖）
2015-12-05 第9届咪咕音乐盛典年度最畅销十大金曲 年轮 （获奖）
2015-04-16 第19届全球华语音乐榜中榜年度新人 （获奖）
2015-04-13 第15届音乐风云榜最受欢迎电视剧歌曲 一吻之间 （提名）
2015-03-30 第22届东方风云榜音乐盛典最佳新锐歌手 （获奖）
2015-03-30 第22届东方风云榜音乐盛典十大金曲 一吻之间 （获奖）
2015-01-26 亚洲影响力东方盛典最受媒体关注歌手 （获奖）
2015-01-08 第14届华鼎奖华语年度最受欢迎新锐歌手 （获奖）
2014-12-23 CCTV音乐光荣绽放十大中文金曲 后会无期 （获奖）
2017-08-31 微博时尚盛典“年度最具时尚影响力歌手” （获奖）
2015-12-09 ELL年度盛典年度最具风尚新锐歌手 （获奖）
2015-08-27 OK！挚爱颁奖礼最具潜力挚爱女歌手奖 （获奖）
2015-01-16 优酷全视频之夜“全视频动听声音” （获奖）
2015-01-15 微博之夜年度蛮拼奖&微博Queen第三名 （获奖）
2014-12-18 2014百度沸点最佳新人 （获奖）
2014-12-06 爱奇艺尖叫之夜年度音乐新人 （获奖）
2016-01-17 腾讯应用宝星APP之夜年度最受欢迎女歌手 （获奖）
2015-01-17 腾讯应用宝星App之夜年度最佳女歌手 （获奖）
2012-10-28 K-POP世界庆典最优秀奖 （获奖）
2012-08-18 K-POP世界庆典中国赛区总冠军 （获奖）
张碧晨的声音蕴藏着沧桑感，她有着甜美的笑容、弯弯的眉眼再加上韩范的穿着打扮，她的韩式抒情风令人耳目一新，总能把歌曲演绎情绪饱满、掌控自如（新浪娱乐评）。张碧晨对舞台的把控能力似乎与生俱来，虽然只是静静地站着，但就是这种安静的力量，却自然地打动了听众（中国日报评）。
张碧晨以其稳定的唱功和发挥夺得《中国好声音第三季》总冠军，她在演唱中恰到好处的转音、流畅的真假声转换，甚至韩范儿的穿着打扮，在《中国好声音》的舞台上都是独树一格的。她着装多以清新淑女的韩式少女扮相为主，简单的编辫发型，服装也多为纯净的白色，平时生活中她也很喜欢随性自然，穿衣搭配追求优雅、舒适、甜美风格（网易女人评）。
张碧晨是拥有磁性好嗓音的实力唱将，她性感慵懒的声线又具有个人风格的唱腔在音乐作品上更具多元性和可能性。而在创作方面，她特立独行的坚持和大胆无畏的创新更发挥了张碧晨内在的潜力。张碧晨爽气实诚又有点大大咧咧，她是长发长裙唱着绵长安静情歌的温柔姑娘。而她充满细腻情绪的歌声、扎实的现场唱功以及精彩的舞台表现，展现了她大气成熟的一面。张碧晨能够娴熟地控制自己的声音，有充分的准备驾驭抒情流行、K-POP、电子舞曲等不同风格难度的歌曲，也练就了她自己独特的唱腔，形成华语乐坛中比较有音色辨识的女歌手（网易评）。
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