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2018年1月8日，作为首发阵容参加湖南卫视原创歌手竞赛真人秀节目《歌手2018》 [20] ，并成为了该节目的首位女性音乐串讲人 [110] ；1月13日，为电视剧《恋爱先生》演唱的人物主题曲《剩下了自己》正式上线 [111] ；1月30日，为电影《南极之恋》演唱的推广曲《没离开过》发布 [112] ；4月13日，在经过多轮淘汰赛后，最终获得《歌手2018》总决赛7强 [113] ；4月20日，参加湖南卫视《2018歌手金典之夜》，与霍尊合唱了《寓言》 [114] ；同年，举行“旅程”世界巡回演唱会 [115] ；9月22日，为电影《悲伤逆流成河》演唱的主题曲《如河》发布 [116] 。
2019年1月9日，为电影《熊出没·原始时代》演唱的主题曲《三万年之前》正式上线 [117] ；1月30日，为网络剧《我的奇妙男友2》演唱主题曲《天分》及MV正式上线 [118] ；9月26日，为电影《雪人奇缘》演唱的片尾曲《奇妙相遇》及MV正式上线[119] ；12月18日，推出第10张个人音乐专辑《？》，收录了包括《引路的风筝》、《还》等在内的10首歌曲 [21] 。
2020年1月19日，为“童唱新时代”——全国少年儿童歌曲创作推广系列活动演唱《红红的太阳》正式上线 [120] ；1月24日，张韶涵与徐子崴、杨紫、王源在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上表演歌舞《再次相约二十年》 [121] ；2月15日，作为音乐合伙人加盟浙江卫视音乐节目《天赐的声音》 [122] ；3月，她的歌曲《因“我”而起》获得LAFA洛杉矶影片奖最佳MV奖[123] ；3月底，实体专辑《？》正式在台湾地区开售，销售首周便登顶中国台湾5大唱片销售冠军 [124] ；5月11日，参与由人民日报客户端、国家人文历史等联合发起的“致敬白衣天使”线上音乐会 [125] ；5月23日，为动画《斗罗大陆》演唱的主题曲《破茧》发布 [126] 。7月20日，为电视剧《重启之极海听雷》演唱的主题曲《重启》女声版发布 [127] 。7月25日，为《火影忍者》手游演唱的首支中文主题曲《决斗场见》发布 [128] 。8月2日举办TME live X雪碧 | 张韶涵“Undefined未定义”线上音乐会 [129] 。8月25日，参与中央广播电视总台2020七夕特别节目《天下有情人·此夕最相思》，献唱《欧若拉》 [130] 。9月30日，参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，与陈伟霆、张碧晨、夏利奥合唱歌曲《守护》 [131-132] 。10月3日，古风歌曲《梦里人间》发布，收录于专辑《颐和风华》音乐专辑中。 [133] 10月9日，为电影《月半爱丽丝》演唱的同名主题曲《月半爱丽丝》发布 [134-135] ；同日，为BME北京国际音乐产业高质量发展促进大会演唱的推广曲《光芒》发布 [136-137] 。11月6日，在明星亲海探索综艺《完美的夏天》中与李汶翰一起合作演唱《快乐崇拜》。