多年致力于半知菌分类和有关植物真菌病害研究。在国内、外著名学术刊物上发表论文170多篇，发表真菌新属1个，新种、新名称和新变种140多个，中国新记录属40余个、新记录种170多个。主要著作有：《中国真菌志 第16卷 链格孢属》、《中国真菌志 第30卷 蠕形分生孢子真菌》（出版中）、《中国真菌志 第31卷 砖格分生孢子真菌》（出版中）、《中国真菌志：土壤中的暗色丝孢菌》（编研中）、《植物病原真菌学》（参编）和<拉汉、汉拉植物病原生物名称>（参编）等。在论著中总结了本人，及其研究生们（在读期间）研究的中国真菌100多属，600多个种。
在高校任教40多年，先后为博、硕士研究生、本科生讲授“普通植物病理学”、“农业植物病理学”、“微生物学”、“植物病原真菌学”、“高级植物病理学”、“植物病理学综合考试”、“真菌分类学”、“真菌生物学”、“半知菌分类学”、“资源与环境真菌学概论” 和“植物病理学研究技术”等10多门课程。编写教材200多万字，先后制作教学幻灯片5000余张。为促进我国真菌教学水平的提高，主动倡导，并于2006年实现了山东农业大学、华南农业大学、河南农业大学、莱阳农学院、云南农业大学和甘肃农业大学等六所农业院校研究生“真菌学”课程电子课件（ppt）的互惠交换。张天宇本人无私地将自己多年制作和改进的近800张真菌学ppt课件提供给兄弟院校同行，受到了大家的欢迎。除本单位教学之外，1984年以来，还先后应邀赴国内20多个省（市、自治区）讲学，积极参与有关学会的学术活动，作为首席专家赴美参加国家质量监督检验检疫局对美国果品出口谈判等，对推动我国真菌学教学、科研和海关检疫等方面工作起到积极作用。
张天宇教授分别自1984年和1993年起任硕、博研究生导师以来，先后招收、培养硕士研究生25名，博士研究生18名。除3名在读者外，毕业者全部获得相应学位，多数已成为所在单位的学术骨干。
张天宇教授一向关心学会工作和学科的发展，现任山东农业大学植保学院教授委员会主任。曾任西北农业大学植物保护系系主任，中国植物病理学会第三、四、五届理事会理事，陕西省植物病理学会秘书长、副理事长，中国菌物学会第一、二、三届常务理事会理事、第三届理事会（现）副理事长兼教育委员会主任。作为中国菌物学会教育委员会主任，紧密配合学会工作，先后于1995年和2006年，成功地主持召开了两届“全国菌物学教学、科研学术研讨会”，对学科建设和发展起到良好的推动作用。(2007年9月撰)
