2003年12月—2006年11月，担任中国科学院基础科学局局长。

2003年10月，当选为中国科学院数学物理学部院士。

2006年11月—2017年2月，担任上海交通大学校长（副部长级）、党委常委。

2007年10月，当选为德国科学院（原德意志利奥波第那自然科学院）院士。

2008年11月，当选为发展中国家科学院院士。

2012年5月，当选为美国科学院外籍院士。

2017年2月—2017年3月，担任中国科学院副院长、党组成员。

2017年3月—2018年6月，担任中国科学院副院长、党组成员，中国科学院大学党委书记（兼）。

2018年6月1日，国务院免去张杰的中国科学院副院长职务。

2023年4月9日，获得第四届杰出教学奖。

张杰带领研究团队在快点火激光聚变和高能量密度物理研究前沿做出了一系列重要突破：

1）实现了激光等离子体中超热电子的定向产生和可控传输，为深入理解激光核聚变快点火方案中超热电子的作用并推动这个领域研究做出了一定的成果。

2）利用特殊设计的激光等离子体实验，揭示了磁重联喷流与太阳耀斑中的环顶X射线源产生、太阳冕区中物质喷射、以及日地空间中剧烈的等离子体与磁场活动等重要天体物理过程的直接关系，开拓了天体物理问题研究的新思路，这项研究中的早期结果入选了2011年度中国科学十大进展。

3）通过大幅度提高能量转换效率和减少等离子体对X射线激光折射等方法，成功地获得了在14纳米到5.8纳米波长范围内的多个波长上实现了X射线激光的饱和输出，解决了通向“水窗”饱和X射线激光的主要难题。该成果曾被“Physics World”列为年度激光领域的重大进展之一。

张杰还带领一个研究人员组成的大型联合研究团队，利用强激光实验研究平台，对新型激光核聚变方案开展理论和实验研究。

根据2021年9月中国科学院物理研究所网站显示，张杰先后获得国家自然科学二等奖、中国科学院杰出科技成就奖。

根据2021年9月中国科学院物理研究所网站显示，张杰自1999年回国工作开始，已经在激光核聚变领域和高能量密度物理领域培养了上百位博士，他们中有的许多人已经成长为研究机构和高校的骨干、杰出青年基金获得者等。

张杰强调，大学之道的根本在于大学的使命和责任，而学校的使命就是要成为“国家技术创新体系的核心建设者、世界知识创新体系的重要参与者和社会进步和人类文明的有力推动者，为社会培养创新型领袖人才”，使大学不仅是探索知识的地方，而且是能力建设和人格养成的圣地。因此，张杰担任上海交通大学校长期间，在学校倡导“对学术的追求、对学者的尊重”的校风，倡导“以学生为中心，课内与课外相结合，科学与人文相结合，教学与研究相结合”的创新人才培养模式，致力于建设一种既具有“感恩与责任”、又充满“激情与梦想”的校园文化。张杰大力推动面向世界科技前沿、面向国家重大战略需求的问题导向的研究，领导制订了学校未来10年的大学发展规划以及学术发展路线图，并有系统、有计划地推进了对学校学科发展的国际评估和综合评估，作为制订各学科发展规划的重要参考，建立以学术为主导的更完善的评价和考核体系，同时推进大学行政管理的制度化、规范化和人性化，提高大学管理的服务水平和工作效率，致力于建设一个为师生提供全方位服务的学校行政管理系统。

张杰在高能量密度物理和激光聚变物理前沿研究领域做出重要贡献。（中国科学院物理研究所评）

张杰的研究为深入理解快点火物理过程做出了重要贡献。（中国科学院物理研究所科技处评）

张杰带领团队在快点火激光聚变研究以及强激光实验室天体物理研究上做出了重要贡献。（内蒙古大学新闻网评）