2005年，再次與高亞麟、宋丹丹、楊紫、尤浩然等人合作，繼續(xù)出演少兒題材的情景喜劇《家有兒女》的續(xù)作《家有兒女2》。2006年，繼續(xù)主演《家有兒女》系列的第三部；同年，出演由宋業(yè)明、黃港執(zhí)導的歷史題材清裝劇《船政風云》，飾演小蘇阿哥。2007年，出演《家有兒女4》繼續(xù)飾演劉星一角，至此家有兒女系列四部作品完結(jié)。

同年，出演由尚敬執(zhí)導的情景喜劇《妙想天開》，飾演阿甘一角；同年，在《生于80后》之中飾演了一個十七歲的少年劉刀。因為父親去世，不得不由父親的小妻子安雯充當他的監(jiān)護人，兩個人互相看不順眼，卻意外地在磕磕絆絆之中醞釀出了親情。

2008年，出演由林浩然執(zhí)導的少年勵志電影電影《扣籃對決》，在影片中飾演籃球隊隊員猴子，該片是張一山拍攝的首部電影作品。2009年，與成龍共同主演兒童電影《尋找成龍》，張一山飾演了一個因喜愛武術(shù)而去尋找成龍學功夫的少年，該片所有武打戲份張一山均親自完成，沒有用替身；同年，與《家有兒女》原班人馬共同出演兒童劇《不想長大》。