张遐教授的科学研究领域为神经生物学，主要从事癫痫的发病机制研究；医用大麻和大麻成瘾及其治疗的研究。他的研究工作首次证明屏状核在癫痫大发作中起重要作用；否定了持续120年的有关颞叶癫痫自发性反复发作的著名假说；实验结果首次显示大麻可通过促进海马神经干细胞/前体细胞产生新神经元达到抗焦虑和抗抑郁的疗效；首次在大鼠模型上证明锂能阻断大麻症状，其阻断作用是通过激活脑内催产素能神经元所致；首次证明特异干扰肽Tat-3L4F能通过打断抑癌酶PTEN和5-HT2C受体间蛋白—蛋白连接来阻断大麻和尼古丁奖赏效应。研究成果发表在世界著名刊物上，近5年发表的论文被171种期刊引用364次。对所取得的突破性研究成果欧美等发达国家几百家报社，杂志，电视，广播，网站（包括加拿大“环球邮报”，“国家邮报”，美国电视台“发现”频道，Nature，Science杂志等）在显著位置和黄金时段进行过报道。