2015年，作为好莱坞史上首位亚洲歌手演唱美国科幻电影《终结者：创世纪》的全球主题曲《Fighting Shadows》。2016年，推出与汀巴兰德合作的英文单曲《Dust My Shoulders Off》，该曲在美国辐射人次超过2亿。2017年，作为维密史上首位亚洲歌手登上全球190余个国家播出的《2017维多利亚的秘密时尚秀》。2018年，英文单曲《808》登上美国Billboard电子舞曲Hot EDM TOP 50排行榜。2019年，发行全英文专辑《Past Progressive》。
2006年1月，张靓颖推出首张音乐EP《Jane·爱》，该EP收录了《光芒》《To be Loved》《逆时针》在内的3首歌曲，并通过华谊音乐在中国发售；EP实体版本上市3天便突破20万张销量，并在上市2个月后突破50万张销量。该EP还在搜索引擎“雅虎”的全球网站进行数字发行，数字版本上线3天付费下载20万次、盈利40万元，张靓颖因此成为首位在全球范围付费下载歌曲的中国歌手。为了推广EP歌曲，张靓颖在《博鳌之夜——2006博鳌亚洲论坛慈善晚宴》中表演了EP中的英文歌曲《To Be Loved》，该曲演出得到了澳大利亚前总理鲍勃·霍克的赞赏。10月，推出首张音乐专辑《The One》，该专辑收录了《如果爱下去》《想你，零点零一分》《这该死的爱》在内的10首歌曲，并通过华谊音乐在中国内地及香港地区发售；专辑实体版本成为国美永乐集团唱片连锁店年度销量冠军，并在上市3个月突破100万张销量；张靓颖凭该专辑获得《第6届中国金唱片奖》的“通俗类演员”奖项，以及《2006年度北京流行音乐典礼》的“年度最佳女歌手”奖项。此外，她还为宫廷悲剧电影《夜宴》演唱主题曲《我用所有报答爱》，凭借该曲获得《2007新城国语力颁奖礼》的“内地优秀女歌手”和“新城国语力女歌手”奖项。
2012年，张靓颖推出“现场一次录制成型”的音乐专辑《倾听》，该专辑收录了《好不容易》《冷漠地爱着》《Single》在内的15首歌曲，并通过环球唱片在中国及港澳台地区、东南亚地区国家发售；专辑实体版本上市两个月突破7万张销量；专辑歌曲《好不容易》发行四天登顶全国200家电台冠军，歌曲《I Didn’t Know》发行首周登上中国国际广播电台CRI HIT FM TOP20榜单季军；在《第24届台湾金曲奖》评选过程中，该专辑得到了评审们的关注，但并未进入最终的提名名单；张靓颖凭该专辑获得《第35届十大中文金曲》《第20届中国歌曲排行榜》《第20届东方风云榜》《第1届音悦V榜年度盛典》等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手”奖项、搜索引擎“百度”颁发的“十年最受欢迎女歌手”奖项。其中，《第13届音乐风云榜》同时授予她女歌手奖项中的“最佳”与“最受欢迎”，张靓颖因此成为继那英之后、第二位获该殊荣的女歌手。此外，她还参加了《2012文化部春节晚会》，演唱歌曲《山水合璧》。
2014年，张靓颖签约索尼音乐，并推出音乐专辑《第七感》；该专辑收录了《我是我的》《微笑以后》《永远》在内的12首歌曲，并通过索尼音乐在中国及港澳台地区、东南亚地区国家发售。其中，《永远》《BAZAAR》《感觉》在内的5首歌曲由她亲自参与创作。为了配合专辑的时尚主题，张靓颖与时装杂志《时尚芭莎》展开合作，在北京举行音乐体验概念秀，将流行音乐与时尚、艺术、品牌、媒体等领域做整合，开创了中国唱片与时尚的跨界模式，该专辑因此成为华语乐坛首张跨界高端时尚的唱片；张靓颖凭该专辑获得《2014QQ音乐年度盛典》《第3届音悦V榜年度盛典》等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手”奖项。同年，张靓颖还出席了第67届戛纳电影节，其红毯造型被Because Iam Fabulous网站评选为“戛纳红毯最美明星”之一，《美联社AP》《COSMOPOLITAN》《StyleVitae》《法国时尚电视台FashionTV》等海外媒体对其进行报道。戛纳的亮相，令她获得《第38届蒙特利尔国际电影节》的评委邀约，张靓颖因此成为国际A类电影节、世界五大国际电影节的评委此外，她还参加了《2014中央电视台春节联欢晚会》，演唱歌曲《想你的365天》。
2015年，张靓颖与大肖恩合作为好莱坞科幻电影《终结者：创世纪》演唱全球主题曲《Fighting Shadows》，该曲由Def Jam唱片负责在亚洲以外地区发行，并随影片在全球范围内播放和推广；张靓颖因此成为首位演唱好莱坞全球主题曲的亚洲歌手。同年，为了纪念其出道十年，张靓颖继《2005超级女声》后，再度参加了由湖南卫视举办的娱乐节目《我是歌手第三季》，在节目中向观众展现了其更加多元化的音乐表演，涵盖古典、舞曲、说唱、电子等音乐流派；在全面退出该节目后，她随即在中国的七座城市举行了《Bang the World巡回演唱会》，继续其出道十年的汇报演出。其中，巡演的成都站在成都体育中心举行，由约翰·传奇担任表演嘉宾。此外，她还为美国电影《007：幽灵党》演唱中国区推广曲《Writing's On The Wall》，并推出与DJ提雅斯多合作的百威风暴电音节主题曲《Change Your World》。
2016年，张靓颖推出与汀巴兰德合作的英文单曲《Dust My Shoulders Off》，该曲发行后相继登上美国线上音乐商店iTunes Store音乐类付费下载总榜第四名 [64] 、美国公告牌Billboard数字音乐销量榜TOP31，并作为美国视频网站HULU的广告曲，登陆美国各大电视台、线上网络及线下场合，在美国辐射人次超过2亿。该曲MV致敬西洋文化艺术，蝉联美国iTunes Store MV榜单长达一个月的冠军，并在次年获得德国红点奖。张靓颖随即受到海外媒体的关注，英国广播公司BBC在全球网站首页刊发评论文章《张靓颖会成为中国首位国际流行巨星吗?》，荷兰《人民报》刊登专题评论文章《中国流行音乐的胜利》。为了推广该曲，张靓颖还接受了Apple Music Beats1电台主持人赞恩·洛维的专访。随着歌曲的传播，该曲不仅实现了在iHeartRadio等美国主流电台的派台播出，还促成了张靓颖与Migos、Steve Aoki等人的合作。其中，次年与DJ Steve Aoki推出的混音单曲《Dust My Shoulders Off（Steve Aoki Remix）》被美国公告牌Billboard收录在全球发行的电音专辑《Electric Asia VOL.1》中。同年，张靓颖还为电影《长城》演唱全球推广曲《Battlefield》。该曲在未宣传的情况下，登上美国iTunes Store音乐类付费下载总榜第50位、美国iTunes Store电影原声带付费榜单第二名。同年底，张靓颖在《湖南卫视2016-2017跨年演唱会》中对《Dust My Shoulders Off》和《Battlefield》两曲进行了中国电视首秀。此外，她还担任《上海迪士尼开园盛典》的表演嘉宾；登上比利时Tomorrowland明日帝国电音节，演唱歌曲《808》。
2017年，张靓颖现场演绎《The Diva Dance》的演出视频在欧洲多国引发关注。其中，法国媒体《名利场Vanity Fair》在网站首页推荐其演出视频，西班牙《邮报El Correo》用一个版面的篇幅刊登专题评论文章《中国流行音乐走向世界》，歌曲作者艾瑞克·塞拉公开发文称赞其演出表现。同年9月，她与尼欧共同演唱的歌曲《Angels and Harmony》被美国电影《猩球崛起3》钦定为中国区推广曲，两人在同年底举行的《浙江卫视2017-2018跨年演唱会》中完成了该曲的全球现场首秀。同年11月，张靓颖担任《2017维多利亚的秘密时尚秀》表演嘉宾，演唱英文单曲《Work For It》《808》和《Dust My Shoulders Off》，她因此成为继泰勒·斯威夫特、凯蒂·佩里、蕾哈娜、嘎嘎小姐后，全球第11位登上维密秀的职业女歌手，亦是全亚洲首位维密秀表演嘉宾。该节目面向全球190余个国家首播后，英文单曲《Work For It》和《808》随即登上美国线上音乐商店iTunes Store音乐类付费下载总榜前十名，英文单曲《808》连续数周登上美国公告牌Billboard电子舞曲Hot EDM TOP 50排行榜。此外，她还出席了第59届格莱美颁奖典礼，这是她第三次亮相格莱美奖，其红毯造型被美国媒体《Pop Crush》评选为最佳红毯着装TOP 15；她还成为首位出席美国公告牌颁奖典礼的华人歌手，并受邀在纽约接受《Billboard Live》的人物专访，其亮相公告牌奖的造型被美国专业时尚网站《Refinery 29》评选为最佳造型之一 。对于张靓颖出席美国格莱美奖和公告牌奖，《走进好莱坞》《People/EW》《美联社AP》《公告牌Billboard》《CBS Feed》等美国主流媒体对其进行现场采访。
2018年，张靓颖共举行9场《珍相世界巡回演唱会》，该巡演除了在中国的六座城市举行，还登陆美国的康州和拉斯维加斯，以及澳大利亚的悉尼；其中，美国公告牌Billboard Current Boxscore公示，其美国康州站的单场巡演票房超过83万美元。该巡演还提前曝光了两首未发表的英文单曲，其中包括《Pull Me Up》和Migos混音创作的《Work For It（Migos Remix）》。同年底，张靓颖在《浙江卫视2018-2019跨年演唱会》中对单曲《Pull Me Up》进行了中国电视首秀。同年，张靓颖获得《第40届十大中文金曲》《2018华人歌曲音乐盛典》《全球中文音乐榜上榜年度盛典》等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手”奖项。此外，其英文单曲《808》在《美国职业篮球联赛NBA常规赛：芝加哥公牛队对战费城76人队》中，成为中场芝加哥公牛队拉拉队的表演音乐；其英文单曲《Dust My Shoulders Off》MV在加拿大温哥华举行的《TED年度大会》中，作为串场作品进行现场放映。
2019年，张靓颖发行全英文专辑《Past Progressive》，该专辑收录了《Dust My Shoulders Off》《Work For It》《Pull Me Up》在内的16首英文歌曲，并通过第三方发行商CD Baby在美国发售。其中，《Think Like a Man》《Adam and Eve》《Roll the Dice》在内的8首歌曲由她亲自参与创作。继歌曲《Dust My Shoulders Off》后，专辑另一曲《Body First》MV再次获得德国红点奖。为了推广专辑歌曲《Body First》，张靓颖邀请了16位中国音乐人对该曲进行混音创作，在线推出混音专辑《Body First Remix Limited Edition》。同年，张靓颖获得《2019华人歌曲音乐盛典》《第1届腾讯音乐娱乐盛典》等音乐典礼颁发的“年度最佳女歌手”奖项、社交媒体“新浪微博”颁发的“微博年度影响力歌手”奖项、以及时装杂志《时尚先生》颁发的“年度歌手”奖项。此外，她还参加了《2019中央广播电视总台网络春晚》《拥抱春天——2019深圳春节联欢晚会》和《2019中央广播电视总台中秋晚会》，演唱歌曲《我的梦》。
