2010年，张楠在男双上的表现一般，他和柴飚在世锦赛上没能闯进8强，不过由于2人在当年的汤姆斯杯小组赛上出战，也成功的获得了团体赛世界冠军头衔，这是张楠获得的第一个世界冠军。而他和赵芸蕾在混双项目上已经展现出不俗的实力，他们斩获日本赛冠军、中国赛和香港赛亚军、广州亚运会亚军、以及年终总决赛冠军！此后，张楠/赵芸蕾登上混双世界第一的宝座！
在2011年，张楠和赵芸蕾获得了世锦赛混双冠军，这是张楠第2个世界冠军，也是第一个单项赛世界冠军。同年，两人还获得了韩国赛、印尼赛、中国赛、香港赛的混双冠军。2012年，张楠/赵芸蕾斩获伦敦奥运会混双冠军，此外还获得马来西亚公开赛、亚锦赛、香港赛的混双冠军，几乎可以说是制霸整个混双项目。同时，在当年的汤姆斯杯中，张楠小组赛2战均胜，拿到第二个团体赛冠军。22岁的张楠在国羽的黄金时代有着浓墨重彩的一笔。
张楠/赵芸蕾2012年伦敦夺冠
随后在2014、2015年，张楠和赵芸蕾连续2次获得世锦赛冠军，成为历史上第一对混双3冠王；并在2014年的仁川亚运会上夺得混双冠军，也成就了张楠的大满贯。从2014年开始，国羽男双的风云组合拆对，张楠开始和傅海峰搭档男双，并在10月份的丹麦公开赛中战胜亨德拉/阿山、高成炫/申白喆、李龙大/柳延星，夺得男双冠军！
2015年，25岁的张楠展现出充沛的体能，在男双和混双上均取得不错的成绩：3月份的全英赛上，张楠搭档赵芸蕾夺得混双冠军，搭档傅海峰获得男双亚军；印尼赛、日本赛他均获得2个项目的亚军；2016年，张楠和赵芸蕾之间出现裂缝，混双成绩跟着下滑，在里约奥运会上他们仅获得铜牌，无缘卫冕；而张楠和傅海峰则斩获男双奥运冠军，张楠再次站上了奥运会的最高领奖台。
张楠/傅海峰2016年里约夺冠
