他早期曾從事鐳射晶體、超硬材料及高壓物理研究，參與並組織了超硬材料立方氮化硼、高強度人造多晶金剛石，以及硬地層超深井鑽頭的研發。後來研究領域轉向生物材料研究，是我國生物醫學活性材料科技的開拓者，率先研發了居世界領先地位的生物活性人工骨、塗層牙種植體和人工髖關節。他帶領團隊發現生物醫學材料骨誘導再生作用並建立理論雛形，首創新一代人工骨—骨誘導人工骨，提出“組織誘導性生物材料”學說，即無生命的生物材料通過自身優化設計，可誘導有生命的組織和器官再生或形成，從而開拓了生物材料發展的新方向。

　　他對中國和國際生物材料的發展也作出了重大貢獻，多次執筆國家生物材料發展規劃和實施方案，是中國生物材料學會和國際生物材料科學與工程學會聯合會的重要奠基者，主持了就第九次世界生物材料大學並發起舉辦系列性中-歐、中-美、亞洲等國際生物材料大會；創建產、學、研、醫、金（融）結合，從產品、技術創新到臨床應用推廣的一體化、全創新鏈的生物材料產業化示範園區，實現“科研-產業”的有效銜接，這對澳門的科技產業和經濟發展具有重要啟迪作用。

　　他於2007年當選中國工程院院士，2014年當選美國國家工程院外籍院士，2015年當選美國醫學與生物工程院會士。現任國際生物材料科學與工程學會聯合會主席、國家食品藥品監督管理總局（CFDA）醫療器械分類技術委員會執委會主任委員。

　　用最接近生命本身的方式去實現再生，這個偉大的生物材料學理想在他的努力下一步步變為現實。他就是在中國和國際生物材料學界享有盛譽的張興棟。