對(duì)華北、東北南部、西南地區(qū)寒武紀(jì)三葉蟲及地層進(jìn)行了長(zhǎng)期系統(tǒng)研究，首次對(duì)中國(guó)奧陶紀(jì)地層的研究作了系統(tǒng)總結(jié)。在我國(guó)開創(chuàng)了葉肢介化石的研究，提出了葉肢介化石的系統(tǒng)分類和組合序列，使該類化石的研究在世界上居領(lǐng)先地位。對(duì)志留紀(jì)三葉蟲及寒武紀(jì)甲殼類動(dòng)物化石也有研究。著有《華北寒武紀(jì)三葉蟲》等。

2013年10月20日，國(guó)際著名古生物學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員張文堂不幸逝世，享年89歲。