20世纪80年代，张本仁将成矿带地球化学研究与区域基岩地球化学测量相结合，开发出基岩测量数据在解决地质和成矿问题上的多种应用。接着将区域岩石圈研究与区域构造、岩石、矿产研究有机结合，深化对区域岩石圈演化、构造发展、成岩成矿规律的认识。20世纪90年代，探讨秦岭—大别山造山带构造分区与演化，揭示了造山运动的深部过程及其动力学因素。

张本仁在长期的科研探索中，逐步形成自己的地学哲学思想，概括出五个地球化学基本观点：地球化学系统观点，地球系统物质相互依存、相互制约和相互转化观点，地球圈层相互作用与物质循环观点，历史地球化学观点，地球物质化学运动记录观点。根据这些观点，张本仁在固体地球科学和应用地球化学领域取得创新性研究成果，并构建了区域地球化学的理论框架。

截至2016年11月，张本仁在中国国内外学术刊物上发表论文120余篇，出版《秦巴岩石圈构造及成矿规律演化》《秦岭造山带地球化学》等专著5部。

张本仁先后主持多项国家自然科学基金重点项目、国土资源部基础攻关项目。

截至2009年3月，张本仁获国家自然科学奖二、三等奖各1项，国家教育部科学技术进步一等奖1项，国家地矿部科技成果二等奖2项。

张本仁提出应按未来地球科学发展需要和竞争要求培养能力型、开创型人才。他重视学生的品德修养，大力倡导学术自由，鼓励学生勇于创新，同时还要求学生认真学习辩证唯物论，掌握科学的思想方法。

张本仁培养了一批能力强、有创新意识的学生，他们成为了中国地学战线的骨干、学科带头人和优秀的教育工作者，如，高长林、高山、郑海飞、汪东波等。有的已成长为中国科学院院士。

截至2009年3月，张本仁获得湖北省高校优秀教学成果一等奖1项。

张本仁曾担任地质矿产部地球化学课程教学指导委员会主任委员、中国岩石圈委员会委员、中国地质学会勘查地球化学专业委员会第一、二、三届委员，中国矿物岩石地球化学学会认识论委员会委员，地矿部地球化学教学指导委员会主任委员。中国地质调查局造山带地质研究中心学术委员会委员，内蒙古自治区人民政府国土资源顾问等职。

张本仁从事地球科学工作60年来，爱国敬业，唯实求真，严谨笃学，教书育人，把毕生心血献给了中国地球科学事业的发展。张本仁高尚的道德情操和严谨求实、勇于探索的科学精神，将作为宝贵的精神财富永远值得我们继承和发扬。（中国科学院评）

张本仁是新中国培养出来的一位出色的地球化学家。（中国地质大学党委宣传部评）

张本仁是中国地球化学事业的第一代开拓者。（《科学中国人》2000年08期评）

张本仁的一生是勤奋求索的一生，是无私奉献的一生。张本仁高尚的道德情操和严谨求实、勇于探索的科学精神，是他留给我们的宝贵精神财富。（中国地质大学评）