他早期曾从事镭射晶体、超硬材料及高压物理研究，参与并组织了超硬材料立方氮化硼、高强度人造多晶金刚石，以及硬地层超深井钻头的研发。后来研究领域转向生物材料研究，是我国生物医学活性材料科技的开拓者，率先研发了居世界领先地位的生物活性人工骨、涂层牙种植体和人工髋关节。他带领团队发现生物医学材料骨诱导再生作用并建立理论雏形，首创新一代人工骨—骨诱导人工骨，提出“组织诱导性生物材料”学说，即无生命的生物材料通过自身优化设计，可诱导有生命的组织和器官再生或形成，从而开拓了生物材料发展的新方向。

　　他对中国和国际生物材料的发展也作出了重大贡献，多次执笔国家生物材料发展规划和实施方案，是中国生物材料学会和国际生物材料科学与工程学会联合会的重要奠基者，主持了就第九次世界生物材料大学并发起举办系列性中-欧、中-美、亚洲等国际生物材料大会；创建产、学、研、医、金（融）结合，从产品、技术创新到临床应用推广的一体化、全创新链的生物材料产业化示范园区，实现“科研-产业”的有效衔接，这对澳门的科技产业和经济发展具有重要启迪作用。

　　他于2007年当选中国工程院院士，2014年当选美国国家工程院外籍院士，2015年当选美国医学与生物工程院会士。现任国际生物材料科学与工程学会联合会主席、国家食品药品监督管理总局（CFDA）医疗器械分类技术委员会执委会主任委员。

　　用最接近生命本身的方式去实现再生，这个伟大的生物材料学理想在他的努力下一步步变为现实。他就是在中国和国际生物材料学界享有盛誉的张兴栋。