中国农学会棉花分会副理事长，入选国家“万人计划”第一批百千万工程领军人才。长期从事棉花生物技术及育种应用研究，在国际上率先实现从野生棉体细胞及原生质体再生植株，实现体细胞融合并再生植株；建立了一套高通量的棉花转基因系统；建立棉花CRISPR-Cas9，Cas12a, Cas12b，单碱基编辑（CBE/ABE）等基因编辑技术；鉴定一系列抗病、耐高温、及纤维发育相关的重要功能基因；绘制了海岛棉和陆地棉参考基因组，揭示了棉花驯化历程，为全基因组育种奠定了基础。在Nature Genetics、Nature Communications、Nature Plants、Advanced Science、Nucleic Acids Research、Trends in Plant Science、Plant Cell、Plant Physiology、中国科学、作物学报等学术期刊发表研究论文300多篇，主编/参编教材或专著9部；培育出 “华杂棉H318”等18个棉花新品种，其中2个品种获国家审定。相关科研成果获国家科技进步二等奖1项，湖北省自然科学奖一等奖1项（公示中），湖北省科技进步一等奖2项，湖北省技术发明奖二等奖1项。任作物学报副主编、棉花学报副主编、Plant People Planet副主编、Plant Biotechnology Journal等多个国内外学术期刊编委。长期坚持科研与教学融合，潜心人才培养，指导的博士学位论文获2008年“全国优秀百篇博士学位论文”，另有两篇博士论文获“全国优秀百篇博士论文提名”，作为主要完成人之一获国家教学成果奖一等奖1项，湖北省教学成果奖特等奖1项。获“何梁何利科学与进步奖”、“全国创新争先奖状”、“国家教学名师”奖、“全国优秀教师”、“全国先进科技工作者”等奖励和荣誉称号。Elsevier国际出版集团近6年发布的统计结果，在“农业与生物科学”领域，张献龙都在高被引学者之列。