2004年，查宁在刑侦剧《犯罪现场调查：迈阿密》中饰演Bob Davenport。2005年1月14日，与塞缪尔·杰克逊搭档出演的剧情片《卡特教练》上映，在片中饰演身手不凡的篮球少年Jason Lyle；同年，还出演了史蒂芬·斯皮尔伯格执导的科幻惊悚片《世界大战》，并作为配角出演了《越野狂飙》和《历劫俏佳人》两部影片。

2006年3月7日，与阿曼达·贝尼斯搭档主演的喜剧爱情片《足球尤物》在美国上映，在片中饰演薇欧拉的室友，足球队的队长杜克   ；8月11日，主演的舞蹈题材青春片《舞出我人生》上映，他在片中饰演来自巴尔的摩的底层社会的反叛青年泰勒   ；10月13日，与小罗伯特·唐尼、埃里克·罗伯茨合作主演的犯罪剧情片《圣徒指南》上映，在片中饰演作家Antonio，凭借该片获得了第21届独立精神奖最佳男配角提名   。

2007年，参演剧情片《西雅图之战》   。2008年3月28日，与艾比·考尼什、瑞恩·菲利普、约瑟夫·高登-莱维特合作主演的剧情片《止损》上映，他在片中饰演美军士兵史蒂夫·斯莱沃   。同年，他还参演了青春歌舞片《舞出我人生2》   。

2009年4月24日，与希亚·拉博夫搭档主演的动作剧情片《地下拳击场》上映，他在片中饰演拳手肖恩·麦可阿瑟   ，凭借该片入围第11届青少年选择奖最佳剧情电影男演员   ；7月1日，与约翰尼·德普搭档主演的黑帮警匪片《公众之敌》上映，在片中饰演弗洛伊德   ；8月7日，主演的动作片《特种部队：眼镜蛇的崛起》在美国、中国内地同步上映，在片中饰演公爵杜克   。

2010年2月5日，与阿曼达·塞弗里德搭档主演的爱情片《分手信》上映，在片中饰演莎文娜的恋人约翰   ，凭借该片入围第19届MTV电影奖最佳男演员奖   ；此外，他还参演了约瑟夫·高登-莱维特执导的短片《飞艇动物园》   。2011年1月14日，参演的喜剧片《劈腿困境》上映   ；4月29日，主演的剧情片《迷踪：第9鹰团》在中国内地上映，在片中饰演年轻有为的百夫长马库斯   ；11月4日，主演的动作片《无人之子》上映，在片中饰演警探乔纳森·怀特   ；11月7日，与吉娜·卡拉诺、迈克尔·法斯宾德合作主演的动作片《制胜一击》上映，他在片中饰演美国特工亚伦   ；同年，还出演了喜剧片《十年》   。

2012年2月10日，与瑞秋·麦克亚当斯搭档主演的爱情片《誓约》在美国上映，他在片中饰演音乐制作人里奥   ，凭借该片获得第21届MTV电影奖最佳吻戏、最佳男演员提名   ，以及青少年选择奖最佳剧情电影男演员、最佳爱情电影男演员、最佳电影吻戏等提名   ；3月16日，主演的喜剧片《龙虎少年队》在北美上映，在片中饰演警员申克   ，查宁·塔图姆担任了该片的制片人   ；6月29日，与马修·麦康纳、亚历克斯·帕蒂弗合作主演的喜剧片《魔力麦克》上映，他在片中饰演经验丰富的男脱衣舞明星麦克，查宁·塔图姆在片中担任了编剧和制片的工作   ；同年，被美国《PEOPLE》杂志评为年度全球最性感男星   。

2013年1月，凭借电影《誓约》入围第39届人民选择奖最受欢迎电影男演员、最受欢迎银幕火花奖   ；2月8日，主演的惊悚片《副作用》在美国上映，在片中饰演艾米莉的丈夫马丁   ；4月15日，参演的动作剧情片《特种部队：全面反击》在中国内地上映   ；6月28日，主演罗兰·艾默里奇执导的动作片《惊天危机》上映，在片中饰演退役军人约翰·凯尔   ，凭借该片获得第15届青少年选择奖最佳夏日电影男星奖，以及最佳电影火花提名等   ；8月，在《福布斯》杂志公布的好莱坞男星年度收入排行榜中，查宁以6000万美元的收入排在第二   ；同年，客串出演剧情片《唐璜之瘾》   ；此外，他还参演了喜剧片《世界末日》   。

2014年2月7日，参与配音工作的动画电影《乐高大电影》上映，他在片中为超人配音   ；6月13日，与乔纳·希尔搭档主演的动作喜剧片《龙虎少年队2》在北美上映，他在片中饰演菜鸟警探延科   ；10月，为动画电影《生命之书》中的华金配音   ；11月14日，与史蒂夫·卡瑞尔、马克·鲁法洛合作主演的剧情片《狐狸猎手》上映，查宁·塔图姆在片中饰演戴夫·舒尔茨的弟弟马克·舒尔茨   。此外，他参加了野外生存真人秀节目《越野千里》。

2015年3月6日，主演的科幻片《木星上行》在中国内地上映，在片中饰演半兽人凯恩   ；4月12日，凭借电影《龙虎少年队2》获得第24届MTV电影奖最佳喜剧演出   ；7月1日，与马特·波莫、乔·曼根尼罗合作主演的喜剧片《魔力麦克2》在北美上映，查宁·塔图姆继续担任了编剧和制作人   ；12月25日，参演昆汀·塔伦蒂诺执导的西部动作片《八恶人》   ；同年，与乔纳·希尔搭档主演动作片《龙虎少年队3》   ，并以收入2900万美元，位居福布斯全球演员富豪榜排名第14位   。

2016年1月，凭借电影《木星上行》提名第36届金酸莓奖最差男主角   ；2月11日，出席第66届柏林国际电影节   ；9月，出演的动作喜剧片《王牌特工：黄金圈》上映，在片中饰演美国联邦特工龙舌兰   ；12月，在《福布斯》杂志公布的好莱坞性价比最低的十大明星榜单中，查宁名列第二   。

2017年2月10日，参与配音工作的动画电影《乐高蝙蝠侠大电影》上映   ；8月18日，主演的喜剧片《神偷联盟》在美国上映，他在片中饰演退役的体育明星吉米·罗根   。2018年9月，参与配音工作的动画电影《雪怪大冒险》上映，在片中为雪怪米果配音   。2019年2月8日，参与配音工作的动画电影《乐高大电影2》上映   。2020年，与朱迪·科默、乔·基瑞合作主演科幻片《分身人》   ；同年，主演喜剧片《忠犬》，他也担任了该片的联合编剧及制片人   。2021年，主演爱情动作冒险片《迷失D城》   。