2012年8月18日，在KBS主办的2012 K-POP世界庆典中国赛区歌唱大赛中，凭借韩剧《拥抱太阳的月亮》的插曲《时光倒流》，获得冠军。10月28日，代表中国赴韩国参加2012 K-POP世界庆典总决赛，最终获得最优秀奖 。
2013年3月14日，被KBS韩流促进团团长相中，受邀参加韩国知名音乐节目《音乐银行》，与韩国歌手Ali合唱《伤痕》 。
2014年2月至4月，由于韩方经纪公司屡屡违反合同，被迫解约 。
2014年7月25日，第三季《中国好声音》第二期播出，从韩国回归的张碧晨以一曲《她说》打动那英、汪峰、齐秦、杨坤四位导师，成为该场唯一一位四转学员，最终选择加入那英战队 。8月29日，那英组16进4考核播出。第一轮，张碧晨与魏雪漫重新演绎了张学友的《一路上有你》，成功晋级。第二轮比赛中，她凭借《那个男人》战胜对手，赢得那英组四强席位 。9月26日，那英组终极考核，张碧晨以中韩双语形式演绎《爱你的宿命》，成功晋级。第二轮对决中，她凭借《后会无期》成为首位跻身《中国好声音》第三季四强的选手 。10月7日，第三季《中国好声音》总决赛同步现场直播。在导师合唱环节，张碧晨与那英共同演绎《相见不如怀念》。第一轮竞演中凭借邓丽君的歌曲《我只在乎你》成功晋级。第二轮，她带来那英的《梦一场》晋级终极对决。最终，凭借《时间都去哪儿了》，斩获2014年度好声音桂冠，成为中国好声音第一位女冠军。
同年10月，中国好声音比赛结束后，张碧晨签约“梦响强音”。10月20日 ，与TCL签约，和余枫、陈冰一起为TV+家庭娱乐电视代言 。11月11日，作为好声音学员登上香港红磡的舞台 。11月13日，献声电视剧《青年医生》电视原声带，演唱插曲《一吻之间》和《爱之声》。11月26日，成为加多宝2015年广告片主演 。12月13日，与李宇春、Rain、华晨宇献唱上海八万人体育场群星演唱会 。12月18日，与来自法国的化妆品品牌奥洛菲签约，成为其代言人并拍摄平面广告。12月30日，与其他好声音学员发行了单曲《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1月3日，张碧晨与其他好声音学员一起登上台北小巨蛋舞台 。在岁末年初的各颁奖盛典中，张碧晨先后揽得华鼎奖“华语年度最受欢迎新锐歌手”等七项大奖 。1月26日至2月15日，凭借《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 。春节期间，先后登上中央一套梦想星搭档公益盛典及辽宁卫视、天津卫视的春晚舞台 。3月31日，宣布与“梦响当然”签订唱片约 。4月8日，发行羽西品牌广告歌曲《白芍花开》 。5月6日，与中国国内吸尘器品牌小狗电器签约，代言其旗下全系列产品 。5月8日，献声由古天乐、陈慧琳主演的微电影，演唱同名主题曲《幸福梦》 。6月9日，献声电视剧《神犬小七》电视原声带，演唱主题曲《不要忘记我爱你》 。6月15日，献声电视剧《花千骨》电视原声带，演唱插曲《年轮》 。7月16日，献声由范冰冰主演的电影《王朝的女人·杨贵妃》，演唱宣传主题曲《我只是慢慢走远》 。10月29日，献唱电影《年少轻狂》同名主题曲。11月27日，献声电影《从天儿降》，演唱插曲《如果一切没有发生过》。 2015年11月，参加江苏卫视音乐真人秀《唱游天下》。 12月5日，参加第九届音乐盛典咪咕汇，获年度最受欢迎新人和年度最畅销十大金曲奖。 12月19日，参加ELLE七十周年庆典活动”The Voice of ELLE\
