2012-2014: Debyytti EXO:n kanssa
Laysta tuli EXO:n kuudes jäsen ja hänet esiteltiin virallisesti yleisölle 17. tammikuuta 2012, jolloin hän debytoi EXO-M-alayksikön neljäntenä kiinalaisena jäsenenä. Kun singlet "What Is Love" ja "History" julkaistiin vuonna 2012, hän ja muut yksitoista jäsentä juhlivat debyyttiä edeltävää esittelytilaisuuttaan Soulin olympiastadionilla 31. maaliskuuta ja toista esittelytilaisuutta ja lehdistötilaisuutta Pekingissä Pekingin liike-elämän ja kansainvälisen talouden yliopiston suuressa salissa. Ryhmä debytoi virallisesti 8. huhtikuuta 2012 kappaleellaan "Mama", ja EXO-M:n ensimmäinen esiintyminen Kiinassa oli 12. Yinyue Fengyun Bang Awards -tapahtumassa.
Joulukuussa 2012 Lay liittyi S.M. the Performance -musiikkiprojektiin yhdessä bändikaverinsa Kain ja kollegoidensa Yunhon, Eunhyukin, Donghaen, Minhon ja Taeminin kanssa. Joulukuun 29. päivänä ryhmä esitti singlen "Spectrum", joka julkaistiin seuraavana päivänä, vuoden 2012 SBS Gayo Daejeonissa.
Alkuvuodesta 2014 Lay sävelsi ja esitti kappaleen "I'm Lay" sooloesiintymisessään EXO:n ensimmäisellä The Lost Planet -kiertueella. Myöhemmin vuonna 2014 hän esitti toisen kappaleen nimeltä "I'm Coming" Hunan TV:n erityisessä loppuvuoden televisio-ohjelmassa.
2015-2016: Soolodebyytti ja näytteleminen
Huhtikuussa 2015 S.M. Entertainment ilmoitti, että Layn toimintaa Kiinassa varten oli perustettu henkilökohtainen tutkimus. Toukokuussa 2015 hänestä tuli kiinalaisen ohjelman Go Fighting! Kesäkuussa 2015 Lay sävelsi kappaleen "Promise" EXO:n toisen studioalbumin Love Me Rightin uudelleenjulkaisua varten. Hän kirjoitti myös kappaleen kiinankielisen version sanat, kun taas koreankielisen version kirjoittivat yhdessä Chen ja Chanyeol.
Syyskuun 18. päivänä 2015 julkaistiin rajoitettu painos hänen omaelämäkerrastaan Standing Firm At 24, ja tavallinen painos tuli myyntiin 7. lokakuuta. Kirja dokumentoi tärkeitä tapahtumia hänen elämänsä aikana ja rikkoi useita verkkomyyntiennätyksiä myyden 68 537 kappaletta ensimmäisten kahdenkymmenenneljän minuutin aikana ennakkomyynnistä. Alle kolmen kuukauden myyntiajan ja 1,4 miljoonan myydyn kappaleen jälkeen se sai neljännen sijan "The 10th Chinese Celebrity Writers List" -listalla, jonka julkaisivat vaikutusvaltaiset kiinalaiset tiedotusvälineet WCC Daily, Cover News ja Great Star Media, ja siitä tuli nuorin listalle päässyt kirjailija. Hän oli myös vuoden 2015 vuotuisen julkkiskirjojen myyntilistan mestari ja sijoittui Aasian parhaiden kirjojen listalla ensimmäiseksi kahdesti kuukausittaisen rankingin aikana ja kuusi kertaa viikoittaisen listan aikana. Hän oli myös Rakutenin listalla, jossa häntä myytiin 400 000 kappaletta kuuden kuukauden aikana, ja hän on saanut paljon kiitosta ja ylistystä lukijoilta.
Samassa kuussa hän esiintyi Jackie Chanin tähdittämässä ja Stanley Tongin ohjaamassa elokuvassa Kung Fu Yoga, ja myöhemmin päähenkilönä hänen labelmate Krystalinsa kanssa tulevassa elokuvassa Odottamaton rakkaus, jonka julkaisua lykättiin elokuussa 2017 ja jonka juliste paljastettiin Cannesin elokuvajuhlilla.
Marraskuussa 2015 Lay debytoi valkokankaalla sivuroolissa kiinalaisessa elokuvassa Ex Files 2: The Backup Strikes Back, joka oli menestys, sillä se sai kahden miljardin dollarin myynnin kymmenessä päivässä julkaisunsa jälkeen. Myöhemmin hän voitti suorituksestaan parhaan miessivuosan palkinnon vuoden 2016 Kiinan ja Ison-Britannian elokuvajuhlilla. Hän myös kirjoitti ja äänitti elokuvan alkuperäisen soundtrackin "Alone (One Person)", joka nousi Baidu Music Chartin ykköseksi ja voitti myöhemmin parhaan alkuperäisen soundtrackin palkinnon 16. Top Chinese Music Awardsissa ja 4. V-Chart Awardsissa. Lay näytteli myös kiinalaisessa elokuvassa Oh My God ja teki yhteistyötä näyttelijätovereidensa Coco Jiang Wenin ja Li Xiaolun kanssa elokuvan alkuperäisen soundtrackin "Happy Youth" kanssa, joka debytoi Billboard V Chartin kahdeksannella sijalla.
Tammikuussa 2016 Lay ja muut Go Fighting! -elokuvan näyttelijät esiintyivät kiinalaisessa Royal Treasure -elokuvassa. Huhtikuussa 2016 hän sai suosituimman tulokkaan palkinnon 16. Top Chinese Music Awards -kilpailussa. Toukokuussa 2016 Lay debytoi pienellä ruudulla kiinalaisessa televisiosarjassa To Be A Better Man ja julkaisi kiinalaisen kappaleen nimeltä "Monodrama" osana SM Stationia. Layn kirjoittama ja yhdessä Divine Channelin kanssa säveltämä ja sovittama "Monodrama" rikkoi ennätyksen pysyttelemällä YinYueTai VChartin ykkössijalla viisi peräkkäistä viikkoa.
Toukokuussa 2016 Lay näytteli kiinalaisessa televisiodraamassa The Mystic Nine, joka on The Lost Tombin esiosa. Sarja saavutti ennennäkemättömän menestyksen sijoittumalla televisiolukujen ykköseksi ja tekemällä ennätyksen useiden verkkokäyntien saamiseksi 24 tunnin sisällä, ja yhteensä käyntejä on kertynyt yli kymmenen miljardia. Televisiosarjasta jatkettiin sivutarinaa nimeltä Mystic Nine Side Story: Flowers Bloom helmikuussa, joka keskittyi pelkästään Layn hahmoon, Er Yue Hongiin.
Lokakuussa 2016 Layn sooloura alkoi julkaisemalla "what U need?" yllätyslahjana faneilleen hänen syntymäpäivänään. Kappale oli ykkönen Kiinan V-taulukossa sekä Billboard World Digital Songs -listalla ja oli päässyt iTunesin 60 parhaan joukkoon, mikä teki Laysta ensimmäisen kiinalaisen artistin, joka oli päässyt listalle. Hän esitti kappaleen ensimmäistä kertaa 10. lokakuuta Asia Song Festivalissa Busanissa. Lokakuun 28. päivänä, päivä sen jälkeen kun Lay oli pitänyt lehdistötilaisuuden Shanghain Town & Country Communityssä, Lay julkaisi ensimmäisen minialbuminsa nimeltä Lose Control, joka sisältää kuusi kappaletta mandariinikielellä, sekä musiikkivideon singleen. Lay osallistui albumin tuotantoon tuottajana ja vastasi itse kunkin kappaleen sävellyksestä, sovituksesta ja sanoituksesta sekä samojen sanoitusten kääntämisestä kolmelle muulle kielelle, mukaan lukien englanti ja japani. Single "Lose Control" pysyi Billboard China V Chartin ensimmäisellä sijalla kuusi viikkoa peräkkäin. Lose Control rikkoi Etelä-Korean myyntiennätyksen sooloartistin suurella enemmistöllä, sillä ennakkotilaukset ylittivät 200 000 kappaleen rajan ennen fyysisen albumin julkaisua, mikä teki albumista myyntilukujen ykkösen. Laysta tuli myös ensimmäinen sooloartisti, joka myi albumia yli 40 000 kappaletta päivässä ja 125 000 kappaletta viikon kuluttua albumin julkaisusta. Digitaalista albumia on myyty Xiamissa yli miljoona kappaletta. Hän esitti "Lose Control" -kappaleen ensimmäistä kertaa The Show'ssa 15. marraskuuta. Lose Control oli kaupallinen menestys, joka saavutti ensimmäisen sijan Gaon albumilistalla.
Myöhemmin marraskuussa Lay ilmoitti näyttelevänsä japanilaisen draamasarjan Operaatio Rakkaus kiinalaisessa uusintaversiossa, joka alkoi pyöriä Dragon TV:ssä 24. huhtikuuta 2017 alkaen 32 jakson verran.
2017-nykyisin: Lay 02 Sheep
Tammikuun 27. päivänä 2017 Zhang esiintyi ensimmäistä kertaa CCTV:n Spring Gala Festival -tapahtumassa ja esiintyi yhdessä kiinalaisen näyttelijän Jing Boranin kanssa. Saman vuoden huhtikuussa se vahvistettiin valettuun historialliseen elokuvaan The Founding of the Army, joka julkaistiin 28. heinäkuuta 2017 Kansan vapautusarmeijan perustamisen 90-vuotispäivän kunniaksi. Toukokuussa hän julkaisi kappaleen "祈愿 (Pray)" Operation Love -elokuvan soundtrackille, joka nousi QQ Musicin kärkisijoille. Toukokuussa hän osallistui myös Huawei Nova 2:n julkaisuseremoniaan Hunanin kansainvälisessä näyttely- ja konferenssikeskuksessa, jossa hän ilmaisi kiitollisuutensa jatkuvasta nimityksestä Huawei Novan lähettilääksi. Heinäkuussa 2017 varietee-ohjelma Go Fighting! sai ensi-iltansa kolmannella kaudella, jonka pääroolissa oli Zhang. Myöhemmin hänet paljastettiin Cars 3 -piirroselokuvan päävastustajan kiinalaisen dubbauksen ääninäyttelijäksi.
Madame Tussaudsin vahaveistoksen näyttely oli 8. syyskuuta 2017 Pekingissä. Syyskuun 17. 2017, se vahvistettiin olevan tai päähenkilö draama The Golden Eyes, ilmoitti ennakkokonferenssissa. Syyskuun 22. päivänä S.M. Entertainment paljasti teaser-kuvan hänen tulevasta comebackistaan. Syyskuun 25. päivänä hän julkaisi kappaleen "I Need U (需要 你)" ennakkokappaleena ensimmäiseltä studioalbumiltaan Lay 02 Sheep, joka julkaistiin digitaalisesti 7. lokakuuta 2017 yhdessä nimikappaleen "Sheep (羊)" kanssa.