張先生早期的研究工作主要集中在生物學史方面,在古代動物生理節律、望診、指紋學、茶史和達爾文與“進化論”等諸多領域成果豐碩,影響廣泛。專著《達爾文》(中國青年出版社, 1982年)和《指紋學》(第二作者,民眾出版社, 1985年)不僅為學界讚譽,而且在社會上廣為流傳。論文《“勞動創造人”質疑》(《自然辯證法通訊》, 1981年,第3卷第1期) ,以一位生物史學家嚴謹求實的態度,對廣為流傳的“勞動創造人”這一權威話語提出質疑,引起了中國學術界對有關人類起源問題的大討論,在“文革”之後迎來“科學春天”的中國學術界泛起一瀾春潮。
調入中國科技大學工作後,張先生全心投身於科學技術史學科的教學和科研事業,研究領域也大為拓展,除生物學史外,在古代科技文獻學、科技考古、地方科技史和傳統工藝等領域建樹卓越。研究專題涉及“古代科技典籍考釋”、“秋石方”、“泥活字”、“造紙與印刷”、“古錢幣”、“中國古代自然災異”和“安徽科學技術史”,等等。出版了百餘篇論文和十幾部著作,取得了一系列學界公認的學術成就。其中,關於“‘秋石方’模擬實驗及其理化檢測”專題研究,“否定了李約瑟以來許多專家學者所認定的中國藥物化學史上的一項‘奇蹟’,使得這個熱門課題終於得到實事求是的科學結論,所以它的學術水平是屬於國際領先的”(胡道靜語) 。他的研究論文引起學術界廣泛重視和引用,得到包括英國李約瑟研究所所長何丙郁、台灣科學史家劉廣定教授等多位同仁的高度評價。關於“泥活字印刷的系列研究”,澄清了學術界的一些臆測,填補了印刷研究的一項空白,“是中國學術界的一項傑出成就, ⋯⋯在科技史、文化史、印刷史上都有重大的貢獻,在國際學術界也已取得一定的地位”(錢存訓語) 。在地方科學技術史的研究方面,先生所著《安徽科學技術史稿》(安徽科技出版社, 1990年) ,是全國第一部地方科技史通史,填補了我國地方科技史研究的空白,受到學界好評。
張先生是位優秀的教育家,是位深受學子敬仰和愛戴的導師。他在科技史教育事業上辛勤耕耘20餘年,獎掖後學不遺餘力。曾獲“中國科學院研究生導師獎”(1990年)和“中國科學院優秀教師獎”(1996年) 。他先後培養了幾十名科學史碩/博士,其中許多學生已成為當代中國科技史界的學術骨幹。同時,他還是位出色的科學活動組織和管理者。多年來,張先生為中國科技大學科學技術史學科的建設和發展做出了卓越的貢獻,曾多次被學校評為先進工作者和優秀黨員。在患病期間,他仍然堅持教學和科研工作,為科技史學科的建設和發展嘔心瀝血,鞠躬盡瘁。該學科在全國排名第一,並被評為“國家重點學科”,其間都凝聚了他默默的奉獻和辛勤的汗水。
張秉倫先生學識淵博、學風嚴謹、著述等身,並且一貫艱苦樸素、一身正氣、嚴於律己、與人為善,儒風師範為後輩景仰。