1994年，张同道从北京师范大学中文系博士毕业。之后，留在北京师范大学艺术系教书。1997年，与
卞之琳、
冯至等人联合创作诗作集《
西南联大现代诗钞》。2000年，执导个人首部纪录片《居委会》，该片入选第14届阿姆斯特丹国际纪录电影节。
2002年，执导纪录片《
经典纪录》；同年，出版文学作品《时尚拼贴：解析中国电视栏目》，该书站在当代中国电视人的角度，重新审视了中国电视栏目的现状和前景。
2003年，执导纪录片《
白马四姐妹》，该片入选第18届瑞士弗里堡国际电影节；同年，出版文学作品《
电影艺术导论》；随后，由其创作的文学作品《
大师影像》出版，该书展示了15位电影大师的作品与人生历程；此外，还创作了文学作品《电视看客：调查中国电视受众》。
2004年，开始在美国纽约大学做访问学者。2009年，执导纪录片《小人国》，该片讲述了北京郊区一所名为巴学园的幼儿园，记录了一群2岁-6岁孩子的真实生活，获得第10届四川国际电视节金熊猫大奖；同年，出版文学作品《
靳之林的延安》。2010年，出版文学作品《
小人国的秘密》；同年，创作文学作品《
多元共生的纪录时空》。
2012年，执导纪录片《
成长的秘密之小学时代》，该片讲述了一个五岁男孩天赋的领袖气质以及错综复杂的权力争斗；同年，执导纪录片《成长的秘密·爱的分离》，该片获得第11届波士顿国际电影节纪录片特别荣誉奖、第9届半岛国际纪录片节儿童与家庭短片奖。
2013年，由其执导的系列纪录片《
电影眼看中国》播出。2014年，执导记录片《
成长的秘密之英语时代》，该片通过不同人物线索全方位展示出英语学习，尤其是学科式英语学习环境下，每一个小主人公的变化；同年，执导人文纪录片《
贝家花园往事》，该片以20世纪初法国医生贝熙业在北京西山的花园住宅为纽带，讲述中国、法国两国的精英分子联手改造社会的理想主义传奇的故事。
2015年，执导纪录片《电影眼看中国第二季》；同年，担任第5届北京国际电影节纪录单元终审专家团成员；随后，担任“金熊猫”奖国际大学生影视作品评选评委会副主席；此外，还出版了著作作品《
艺术理论教程》，该书主要讲述了艺术理论和影视专业教学方面的知识。
2017年，执导的电视系列纪录片《
零零后》在央视纪录频道播出，该片记录了孩子们从童年到少年再到青年的生理变化与精神成长；同年，出版文学作品《
电影眼看人间》，该书收录了世纪之交中国基层社会三幅图景：城市的居委会、乡村的民间艺术与山区的白马藏族。
2018年，执导纪录片《
文学的故乡》，该片聚焦当代文学，由诺贝尔文学奖得主莫言，茅盾文学奖得主贾平凹、刘震云、阿来、迟子建、毕飞宇共同讲述文学背后的故事。2019年，执导纪录片《零零后》。
2022年9月9日，张同道执导的纪录电影《
追光万里》上映.。12月，担任第四届海影节金椰奖评委会纪录长片评委。12月，当选中国视协纪录片学术委员会第四届副会长。
张同道在纪录片创作上所具有的特点：保持学者姿态，坚持创作的独立性，与政治和资本保持一定的距离；创作与教学、科研息息相关；案例教学的特点比较突出。从纪录片文本的角度来看，张同道在内容的传达上，追求真实、严谨，可以谓之“严肃”；而在形式表达上又保持着开放的心态，具有求新、求变的一面，可以谓之“有意味”。张同道在创作中将这两点结合在一起，从而形成了自己的特色。张同道在创作中坚持严肃化的表达，注重学术性与教育性，同时在非虚构的前提下，力求使纪录片更具观赏价值。在现实题材中，张同道的跨时空叙事延续则体现在对同一和同类叙事对象的跟踪记录。在这里叙事对象作为一个开放的文本，并不是被完全限制于一个封闭的叙事时空中，相反由于对叙事对象的跟踪拍摄，让叙事的时空也不断进行延展（南京师范大学汤炎评）。