經學成就 張之洞精通儒學和經學，主張“通經致用”和“經世致用”。24歲那年，張之洞在壹首敘輩詩中寫道：“仁厚守家法，忠良報國恩，通經為世用，明道守儒珍”。 這不僅表明了其“通經致用”思想的形成，也預報了他今後所要從事的事業。在出任封疆之前和之初，他振興儒學的活動主要表現在以下幾個方面：
（壹）廣設書院和義學，擴大儒學傳習範圍。任學官時，張之洞在湖北和四川分別設立了經心書院和尊經書院，從書院帶“經”的名稱上，其用心可見壹斑。初任巡撫時，他更是大展宏圖，提倡“減社錢以廣義學”，“免差役以尊學校”，“清學田以復舊章”，“籌經費以修書院”等等 。
（二）編纂《輶軒語》和《書目答問》二書，論學教士，培養儒學學術種子。這兩本書均成於1875年，當時張之洞正在四川學政任內。在這兩本書中，他闡述了“通經致用”的學術思想，為青年學子指點學術門徑，充當“老師”，顯示出為壹般封建官僚和腐儒學究所難以企及的學術視野，成為晚清振興和光大以儒學為核心的傳統學術的有力工具。
（三）提倡並帶頭印刻學術書籍，為士人研習儒學提供方便。在《書目答問》中，張之洞曾專列“勸刻書說”，認為“刻書者傳先哲之精蘊，啟後學之困蒙，亦利濟之先務，積善之雅談也。 ”
張之洞喜歡研經，據他晚年自稱：“生平於易、禮、春秋致力最深，欲乞身歸裏，著經說數種，而事與願違，頗以為憾。 ”他認為，致用之道，學有多途，但必須首先“通經”，因為為學要“有本”。這“本”，“學人因謂之根柢”。“茍有其本，以為壹切學術，沛然誰能禦之，要其終也，歸於有用。天下人材出於學，學不得不先求諸經……其勢然，其序然也。 ” 藏圖成就 張之洞對中國文化建設事業也有特殊貢獻。任湖廣總督時，先創建兩湖書院，又在廣東創辦廣雅書局並設立藏書樓。籌資興建湖北省圖書館和湖南圖書館，並相繼在光緒三十年（1904年）前後相繼開放。又與端方等人籌辦京師圖書館，他認為“圖書館為學術淵藪，京師尤系天下視聽，規模必求宏遠，搜羅必盡極詳，庶足以供多士之研求”。親自選定館址，購江南著名藏書家歸安姚氏、南陵徐氏藏書，並翰林院舊藏合為京師圖書館。請派編修繆荃孫任京師圖書館監督。並代為制定京師圖書館及各省圖書館章程，為國家圖書館建設貢獻卓著。張之洞家藏古籍亦富，僅宋元之本有數十種，在京師時，每去琉璃廠，滿載而歸。藏書家傅增湘曾收藏有流散出來的舊藏。其書、文、函、牘、電稿等輯為《張文襄公全集》，***100余卷。 目錄學 張之洞精通目錄學。同治十三年（1874年）任四川學政時，寫有《輶軒語》，專講治學方法、科學時文和有關程式。光緒二年（1876年）寫成《書目答問》，是壹部列舉了2200種書籍、以指示治學門徑的書目。著重收錄清代特別是乾嘉以來的學術著作，分經、史、子、集、叢書五部，每部之中又分若幹類，類例不拘守於《四庫總目》，闡述了讀書研究、版本研究和目錄學的關系，具有總結清代學術研究成績的價值，豐富了古典目錄學的內容。 書法成就 張之洞工書，書法蘇軾，深負盛名。其也擅“米體”，筆力遒勁，俊邁豪放，跌宕有致。張之洞曾向張佩綸私授“書訣”，稱“即於兩字求之，結體求豐，用筆求潤”，自然豐潤，筆意開展，便是他書體常見風格。