1947-1956，調任華東局、山東省，是原山東工業大學(現山東大學南校區)的開拓者。他工作務實，在建國初期物資和師資匱乏的情況下，盡最大努力為學校的發展奠定必要的物質基礎和技術資料。同時獨具慧眼，積極引進優秀教師，包括著名機械專家劉仙芝教授。他註重理論聯系實際，培養學生的品德和創業精神，培養了大批新中國急需的專門人才，為中國新的高等教育和山東的經濟建設做出了巨大貢獻。
1956年5月，在帥等同誌的直接關懷下，調任在京的機械部設計總局任副局長，為蘇聯援建的156重大項目的實施貢獻力量。在擔任機械部機械科學研究院副院長期間，主持研究，取得科研成果100余項，其中國家級獎勵8項，發表作品100余部。
1964機械所成立張同誌直屬研究室，專門從事中央軍委、國家國防工業辦公室直接下達的國防尖端項目的試驗研究，常規武器及配套生產設備和檢測儀器的研制，以及其他民用科研項目的技術研究。從1963到1964，作為技術負責人組織完成了“708”項目關鍵部件的關鍵技術和具有原創發明的不銹鋼冷加工、深孔嵌套的完整工藝，為我國潛艇和原子能加工技術的發展提供了技術支撐。1964年，根據我國傳統的加工方法和現代材料的特點，主持“947”項目研究並取得成功，提高了我國核反應堆冷卻器的加工質量和速度。65438-0965主持研制兩彈試驗用大型離心機超大蒙皮，獲得成功，填補了國內空白，達到國際水平。65438年至0966年，根據我國古代曲柄的機械傳動原理，主持研制了曲柄傳動半自動多頭鉆床，並獲得成功，為我國原子能工業提供了重要的機械加工設備。其設計思想被很多行業采用。同期，他還主持和配合五機部完成了各種軍械裝備的研制和鈦合金冷加工技術的研究，培養了壹批技術骨幹，為我國鈦技術的應用和發展做出了貢獻。盡管心臟病加重，他仍堅持領導組織、親自制定設計方案，突破技術難關，承擔並完成了中央軍委下達的跨音速柔性壁噴管研制任務，僅用500萬元(貸款)，不僅全面實現了國產化，節約外匯654.38+03萬美元，還填補了我國風洞技術的空白。
從1954開始，張同誌利用電子技術研究中醫經絡，自主發明了經絡測試儀，填補了國內外空白，證明了人體經絡現象的客觀存在，在國內外引起轟動。1958年在《健康報》、《中醫雜誌》發表了《透疹在經絡測定中的原理和用法》、《京I經絡測試儀的用法和結構》等專著，儀器由壹機部機械科學研究所生產推廣。當時，國務院總理、鄧、衛生部部長李德全等領導同誌都親自做了實驗。他們挖掘中醫寶庫，大力支持醫學科研的獻身精神，極大地鼓舞了張同誌，使他在經絡科學的研究和應用上取得了更大的進步。受衛生部委托，在蘇聯、朝鮮、蒙古和中國培養了大批主治醫師，為中醫臨床現代化鋪平了道路。還主編了我國第壹部經絡研究專著《經絡測試儀(壹)》。他在50年代末60年代初組織的這項研究的實驗結果和工作至今仍保持著世界先進水平。
擅長中醫，有多項研究成果和專著。十三歲開始學習中醫治病，然後結合西醫知識，業余時間堅持自願行醫。他曾被周恩來總理推薦，並兼任中央衛生局的醫學顧問。先後為毛澤東、劉少奇、周恩來、朱德、陳雲等多位領導同誌和國內外14萬名患者義務治療。因其在中醫臨床實踐和疑難病癥治療方面的高超醫術，雖非專業醫生，卻享有“半個醫師”的美譽。他以西醫的現代診斷成果和世界統壹的病名分類為基礎，提出了中醫的診療方法，並配合中醫進行綜合治療，大力支持了中醫的現代研究和推廣，如西制中藥和中藥主要成分的藥理研究，還為自己和同事們向世界提供了大量的方劑。根據周恩來總理生前的當面指示，他堅持利用經絡原理對腫瘤預測進行科學研究，自費研制了測量腫瘤等疾病的儀器，還編撰了相關的醫學著作。為了給缺醫少藥的農村和邊遠地區培養基層中醫藥人才，張同誌從65438到0984參與創辦了光明中醫藥函授大學，同時自告奮勇擔任副校長。多年來，他致力於中西醫結合的新中醫研究，提出了21世紀研究人體科學的新思路。他寫道:“21世紀是研究人類科學的世紀。本世紀的醫療技術，壹方面是世界醫療技術的比較研究，另壹方面是中醫整體診療觀察與西醫局部診療觀察的對話與結合。通過結合這兩個系統的優點，醫學可能會有壹個飛躍，並產生新的藥物。所以會適當轉移中西醫的醫療技術。”
他懷著對中華民族文化事業的熱情，廣交戲劇、曲藝、電影、文藝等各界朋友，積極參加各種文化活動。從65438年到0958年，他成功地裝飾了人民大會堂陜西廳和山東廳。1964至1966，還擔任中央工藝美術學院《裝飾》雜誌編委。他在考古、文物、古建築、古代科技史等領域造詣頗深，收藏了大量文獻和實物。65438-0982年提出“工業藝術設計十要素”，發表系列論文。1986期間，在中日技術文明與現代化北京研討會(合著)上宣讀了壹篇重要的科學論文《技術文明與中國現代化》，科學地闡述了技術引進與自主發展等科技政策的關系及相關的概念體系。這篇論文被各種報刊轉載和引用，產生了廣泛的社會效益。1987中國機械工程學會故障工作委員會基於他對我國機械設備故障與預防的貢獻，授予他特殊貢獻獎。他還研究了許多領域的重大問題。如聯合提出《關於采取措施防止家用液化石油氣鋼瓶嚴重質量問題引發爆炸危險的報告》，獲得中國科協首屆優秀建議獎。1988面對資產階級自由化思潮，他多次指出:“從歷史上看，拋棄祖國傳統文化，壹味鼓吹所謂‘全盤西化’，是不得人心的。在世界各國的現代化進程中，不可能每個國家都把自己的傳統像破布壹樣扔掉。中國未來的發展方向只能是中國的現代化，而不是中國的西化”。他還批判了試圖只靠進口技術來購買中國現代化的思想和盲目進口“買洋貨，出國，犯洋罪，出洋相”的現象。為了更好地教育下壹代，他向許多紀念館、博物館和有關部門提供和捐贈了自己收集和保存的史料和實物。1992年，他根據翔實的史料合編了《楊虎城將軍與安事變補遺》(檔案出版社出版)，為研究楊虎城將軍與安事變提供了珍貴的歷史文獻。同時，他還積極聯系親友，為兩岸統壹盡綿薄之力。
張同誌先後擔任機械部、機械研究所、多個國家壹、二級學會和學術團體的領導和高校客座教授，為我國培養了壹大批德才兼備的高級經濟、管理和科技骨幹人才。半個世紀以來，他堅持不懈地進行了數十年的廣泛發明和相關管理工作，並積極投身於高等教育事業，以培養“四有”新人。他從不計較個人名利，為中國機械工業研究設計管理和制造、軍事研究、建築、教育、中醫等事業的建設和發展而努力奮鬥。他壹生致力於中國機械工業的科技進步和科研振興，為中國經濟發展和四化建設做出了重要貢獻。