张海生是一位杰出的科研工作者。是我国当前在海洋环境科学、极地科学、大洋矿产资源开发和深海科学研究领域较具影响力的主要学术带头人之一。主要从事海洋地球化学和海洋环境科学研究，长期以来围绕近海、大洋，及南、北极海洋环境，开展了深海矿产资源、深海环境与资源探测技术、全球环境变化等方面重大科学技术问题的研究，先后主持开展了国家科技专项、国家863计划、国家自然科学基金、国际合作、省部级重大科技专项等多项研究工作。近年来，作为项目首席和课题负责人主持开展了国家863计划“大洋固体矿产资源成矿环境与异常条件探测技术”、中国大洋技术研究专项“深海立体综合观测系统”、国家极地科技项目“南、北极地区地球环境监测与关键生物地球化学过程研究”、国家自然科学基金“应用钴结壳生长环带和沉积分子地层学—探索大洋古环境变迁与生物群落演替过程”、国家海洋专项“海洋地质灾害调查与研究”等科技项目与课题的研究工作。获得过数项海洋科技进步和科技创新成果奖，发表了一系列优秀学术论文与研究专著。