張耀明院士長期從事非通信光纖和特種玻纖領域的研究。首創了20孔雙坩堝拉絲工藝技術和特大雙機頭拉絲機、多排多孔***擠塑料光纖工藝等。研究成功的多組分玻璃光纖、塑料光纖、傳象束等非通信光纖制造技術均達世界先進水平，部分技術處國際領先；發明了全自動跟蹤太陽的采光裝置，其關鍵技術處於世界前沿水平；推動了我國非通信光纖領域的發展，形成了我國10多億元的非通信光纖的產業規模。
張耀明院士還首創了代鉑爐拉制高強度玻璃纖維及絲根針管風冷技術，成為新型特種玻纖拉絲工藝的技術基礎；主抓了國防四大重點工程“31工程”防熱材料用立體織物和“十號工程”天線罩用玻璃纖維仿形織物的配套研制工作，成功地應用於TS導彈等國防軍工重要配套部件中，為我國玻纖事業和國防軍工作出了重要貢獻。
近些年來，張耀明院士的研究領域拓寬到太陽能采光、太陽熱發電、太陽能跟蹤聚光光伏發電技術、光伏光熱綜合利用技術領域，是太陽能熱發電、聚光光伏發電的倡導者和開拓者。主持承擔了國家自然科學基金、科技部科研院所專項、江蘇省高技術研究等壹系列科研項目，並不斷取得突破。圍繞太陽能的利用先後申請國家專利50余項，申請美國專利6項，已獲3項美國專利授權。
2005年，張耀明院士帶領團隊在太陽能熱發電聚光集熱技術、系統集成技術等方面取得了突破性進展，率先在南京江寧經濟開發區建成國內首座70kW 太陽能熱發電示範工程，並成功並網發電，走出了我國太陽能熱發電技術研究多年徘徊不前的局面，揭開了我國太陽能熱發電技術研究全新的壹頁。
在低倍反射聚光光伏發電技術和光伏光熱綜合利用技術研究過程中，張耀明院士帶領團隊開展了聚光技術、聚光太陽能電池組件散熱技術、低成本高精度自動跟蹤太陽技術、光伏光熱綜合利用技術等研究，形成了具有自主知識產權的低倍聚光光伏發電和光伏光熱綜利用技術。