1981年张桐出生于天津一个普通的家庭，从小就品学兼优，高考时以优异的成绩考上了南开大学。
本来考上全国名牌大学，前途一片光明，但上了半年学之后他却突然萌生了去演戏的想法。父母知道后非常反对毫无娱乐圈资源的他去撞得头破血流，但他青春叛逆劲儿上来了，死活不愿意再去上学了，他说看到同学都不顺眼。父母退而求其次让他毕业了再去学表演，好歹也不会荒废学业，可他也依旧听不进去。在各种争吵和冷战之后，架不住孩子的牛脾气，最终父母还是卖掉了唯一的房子，还找亲戚借了个遍，把他送到了法国。
张桐来到了法国里昂艺术戏剧学院，因为觉得自己的选择非常对不起父母，在学校他非常努力学习表演，也过得十分节省。最落魄的时候，他买狗粮当主食，因为花3欧元可以买很大一大袋狗粮，吃一周。但是2年之后，再浪漫的法国，现实生活的窘迫，也让他不得不肄业回国。
初入娱乐圈，一穷二白，没有人脉，当演员也并没有很好的长相优势。他便蹲守在北影门口逮机会当群演，后来慢慢跑的组多了成了群演头子，再后来给别人当替身。终于，在2002年，在电视剧《花开也有声》中他有了一个有名字的角色，这让他对自己的演艺前景充满希望。
于是他打印了自己的简历，开始四处跑组。因为没有什么名气，基本就靠自己一个宾馆一个宾馆的去找贴了条儿的门敲。跑了100多个剧组之后，遇到了《亮剑》。当时《亮剑》剧组的演员差不多都已经定好了，第二天就要进组开拍了，但导演当时总觉得定下的“魏和尚”差那么点意思。当张桐递上了简历之后，导演看到他的特长“会武术”，有了几分兴趣，让他现场表演一下。一个站桩，让导演觉得他的气质有点“魏和尚”的感觉，便跟他讲了一下“魏和尚”这个角色，问他愿意不愿意出演。
张桐心里一想，一抗战剧，演一个和尚大概也就是几个镜头，自己还得剃头发，点戒疤，有点不愿意。但导演给了他一个剧本，让他看看剧本再说。他拿着剧本找了一个网吧，一看傻眼了，原来是一个戏份很重的角色。这对于当时的他来说，从群演一下子就变成了戏份颇多的配角，是一个质的飞跃。于是看完剧本后在半夜11点多他激动地给导演打了电话表示愿意演“魏和尚”，什么条件都答应，不给钱也去。
《亮剑》播出之后，盛况空前，创造了抗战剧收视神话，口碑也可喜，他扮演的“魏和尚”也深受观众喜欢。而他的演技，不仅获得了《亮剑》导演的高度赞扬，也得到了观众们的一致肯定。这一年是2005年，当时他24岁。一下子就红了。
《亮剑》让他一战成名，后续各种邀约接踵而至，他又参演了《密令1949》、《仁者无敌》、《闯关东中篇》等抗战剧，名号越来越响。开始接《野鸭子》等都市情感剧，当大男主。
但2010年，他的人生却发生了一个重大的转折。
当时，一位张桐熟知的制片人大哥给他介绍了一部电视剧，这位大哥告诉他该剧的导演非常牛，跟过国内很大牌的导演，这次是这位牛导自编自导的第一部剧，非常值得期待。于是，张桐在家仔细做了一番功课后，带着几分对导演的崇拜进了组。
可是开拍第一天就发现不对了，不管他怎么演，导演就是说不行，这里也不对，那里也不对。而对于导演提出的改进方法，恰恰是他又觉得不对的。被质疑后他每天回家都琢磨剧本，可是越琢磨，导演越说不对。到后来只要他不按照导演的方法演，导演就会脸色特别难看。这让平时对自己有几分自信的他很的挫败感。再到后来，有时候他正演得好好的，导演拿着喇叭大喊：我不希望你这么演，我不喜欢你这么笑。诸如此类的喊声他成为了整个剧组的焦点，久而久之，合作的对手演员也开始对他有看法，觉得他不会演戏，拖累了整个剧的进度，开始对他冷暴力。
被全剧组冷漠对待，被导演各种打压，嘲讽，让平时就对自己要求严格的张桐开始怀疑自己确实不会演戏？后来即使拍别的戏，对于别人的夸奖，他也感受不到了。越来越大的压力让他一度精神崩溃，开始出现幻听，最后发展成为重度抑郁症。那段时间，他经常用手机砸头，以同一个姿势在电视机前眼神放空一坐10多个小时，再后来想要跳楼，想要吃安眠药自杀。对她的女朋友发无名火，各种挑刺。
好在，这时候女朋友没有放弃他，带他去医院治疗，两年多的时间无微不至的照顾，甚至在这段时间跟他领证结婚，包揽了一切婚礼筹备工作。治疗了两三年之后，他终于好了很多。后来接拍了《上阵父子兵》、《我和妈妈走长征》、《绝命后卫师》等电视剧，并且在2018年凭《绝命后卫师》获得第31届飞天奖优秀男演员奖，成为首位80后飞天视帝。
如今，他与妻子的婚姻已走过了七年之痒，恩爱如初，事业也在稳步前行。年近四十，开始看淡这些伤痛过往，终是成为了最好的自己。
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