2011年2月，张国伟初登全国赛场，参加全国田径锦标赛南京站男子跳高的比赛并以2.28米的成绩夺得冠军。[1] 2013年，张国伟在全国室内田径锦标赛中以2米32打破了朱建华保持了27年的室内全国跳高纪录。[2] 2014年，张国伟以2米33的成绩获得仁川亚运会男子跳高决赛银牌。[3] 2015年4月，张国伟以2米35的成绩获得美国摩圣安东尼奥学院接力赛男子跳高比赛冠军。这是中国跳高选手在近30年来在室外赛中跳出的最好成绩。[4] 5月，张国伟以2.38米的刷新个人室外记录的成绩获得国际田联钻石联赛尤金站男子跳高比赛亚军。[5] 6月，张国伟以2米36的成绩获得国际田联钻石联赛奥斯陆站男子跳高比赛冠军，这是他首次获得钻石联赛赛事冠军。[6] 8月30日，张国伟在2015年北京世界田径锦标赛男子跳高比赛中以2米33的成绩获得亚军。