1979年張昌穎參與發起組建中國生物化學學會，曆任第一、二、三屆常務理事，在1985年創辦了中國生物化學會的高級學術期刊《生物化學》雜誌並任主編10年，這本期刊已成為核心刊物。
在營養和白內障方麵的研究
張昌穎留美時研究過榛子油和咖啡油的化學，在營養研究方麵觀察喂磷酸鹽岩石粗品對奶牛組織器官的影響。到北京協和醫學院工作後他繼續進行營養學研究，建立了兩種從植物性食物中提取蛋白質的方法，一種是用堿性溶液提取的，另一種是用含少許鹽酸的氯化鈣濃溶液提取的，這些方法可用以提取樹葉蛋白質。當年缺欠食物中礦物質含量的數據，他測定了165種常見食品中的鈣、鎂、鉀、鈉、磷、氯、鐵等的含量。北方多佝僂病，他用生物學方法觀察到小白菜、油菜、蓋菜、甘藍等蔬菜對大鼠有預防軟骨病的功效。測得100克青菜約含0．2國際單位的維生素D，也測過小白菜蛋白質的生理價值。他研究素膳對大鼠生長、生殖、壽數、呼吸率以及自動運動頻數等的影響，觀察到素膳大鼠甲狀腺增生，血鈣降低，易發白內障。他與羅宗賢、陳同度等合作研究白內障的發生機理。他們觀察356隻素膳大鼠，發現其中71％患白內障，而對照葷膳大鼠則無一患白內障。他給素膳大鼠補充鈣和維生素D，從而降低白內障的發生率。也預防了甲狀旁腺增生和低血鈣，這說明鈣與白內障的發生有關係。他將素膳和葷膳大鼠按性別、年齡分組，比較這兩種膳食對大鼠器官和腺體的影響。他用2年多時間觀察13000隻動物，按時解剖測量每隻大鼠的器官和腺體的長度和重量，得到約20餘種數據，可惜這些資料在日軍侵占協和醫學院時丟失。
20世紀50年代初他研究大豆蛋白質的營養價值、樹葉蛋白質的營養價值和植物油抗佝僂病的價值。他測定了北京地區一年四季紫外線的強度，設想在榨油之前將粉碎的油菜籽、大豆、花生等原料適當日曬以增加植物油中維生素D類物質。隻可惜由於經費、儀器等方麵原因，研究未能完成。
中國缺碘嚴重，地方性甲狀腺腫多發。常用的預防碘缺乏的碘化食鹽非常容易喪失其中所含的碘；潮濕、陽光、熱都能促進碘化食鹽中的碘化鈉或鉀分解；包裝材料如紙盒等都會吸收碘化食鹽中絕大部分的碘化物。於是他著手研究用碘化油防治大鼠實驗性地方性甲狀腺腫。首先他配製缺碘膳食造成動物模型，這種模型隻要每日在膳食中加入相當於2～3微克碘的碘化鉀就可預防。他改進自己在20世紀30年代建立的碘化油製備方法，製出含碘36％～39％的碘化油，證明在缺碘膳食中每日加入相當於2～3微克碘的碘化油就可防止大鼠實驗性地方性甲狀腺腫。碘化油經稀釋1萬倍，在200℃煎熬20分鍾也不喪失防止甲狀腺腫的效力。他建議將含碘30％～35％的碘化油按6萬～30萬倍稀釋摻入食油中以預防地方性甲狀腺腫，可惜這項發表於1956年《營養學報》上的工作未受到重視，反而曾一度受到“脫離實際”的非議。
他和李玉瑞從中國傳統醫學中發掘出先人在營養學上的寶藏，發表了“《黃帝內經》所載的祖國古代完全膳食”一文，指出早在2000多年前我們的祖先就總結出膳食必須以穀類（包括豆類）為主食品，畜類為副食品，用蔬菜來充實，還以果品來輔助（五穀為養，五畜為益，五菜為充，五果為助），這種包含各種營養素並且配合適宜的膳食即現代營養學上的完全膳食。
對白內障的研究
自1958年起約20年中，由於種種原因，他的研究工作時上時下，未有多少成果。改革開放後，研究再上軌道，他也研究成果累累，在腫瘤、衰老、糖複合物等方麵都有建樹，在眼生物化學上成績尤著。1978年他再續20世紀30年代的白內障研究。為了便於比較和易於發現問題。在一種動物即大鼠身上用不同的方式誘導成功5種白內障模型，誘導劑有亞硒酸鈉、平陽黴素、三硝基甲苯、半乳糖、糖尿病以及紫外線。過去不少學者試圖在兔、猴、小鼠、大鼠、豚鼠、貓、雞、鴿等動物身上用三硝基甲苯誘發白內障，但都沒有成功，他卻成功了。他總結出不同方式誘導的白內障晶狀體中有一些相同性質的改變，即抗氧化酶活性降低，脂類過氧化增強，非蛋白質巰基與蛋白質巰基含量下降，二硫鍵含量升高。他指出白內障的發生是晶狀體的氧化損傷所致，他進一步的實驗結果證明氧化損傷首先出現在晶狀體細胞膜上，其中細胞膜脂類的氧化先於膜蛋白的氧化。根據這些結果，他應用抗氧化劑和自由基清除劑防治白內障，發現某些化合物有65％～85％的預防效果。他還從中醫治療白內障的各種複方中挑選出14味藥做煎劑實驗，觀察到黃芩、石斛、菟絲子和玉蝴蝶4種中草藥對半乳糖性白內障有延緩作用，隨後從這些有效單味中藥中找出一些有效成分。他還研究了一個中藥複方，頗有效果，而複方中各單味藥卻無效。由於他在白內障研究的成績，國際白內障1993年會議特別邀請他作了題為“白內障研究六十年”的講演。