各类复合物的构架、组装、转运等的分子机制；主要研究手段包括X射线晶体学和NMR。他所领导完成的“构建神经系统信号传导复合体的结构基础”项目获得2006年度国家自然科学奖二等奖。他也是中国科学院海外评审専家（2005年）之一。他与其团体在有关肌动蛋白7a的突变如何导致先天性失聪及失明的研究刊载于顶尖学术期刊科学上。
生平.1988年毕业于复旦大学化学专业学士，1993年毕业于卡尔加里大学生物化学博士。2020年12月4日，张明杰出任南方科技大学生命科学院首任院长。