1956年又加入中国共产党。1958年出任水利水电勘测设计院院长、总工程师，1978年起又历任清华大学水利工程系系主任、副校长等职，期间还曾任中国科学院、水利电力部北京水利水电科学研究院院长。1981年当选墨西哥国家工程科学院外籍院士。1994年当选中国工程院院士。张光斗曾任中国水利学会副理事长，中国科学院主席团成员、技术科学部副主任，国务院学位委员会副主任，全国人大代表，全国政协常委，北京市政协副主席等职。他还获得过哈兹国际奖（Haas International Award，1981年）、何梁何