张建云长期从事水文水资源、防汛抗旱、气候变化影响、水利信息化等方面的科研工作。
张建云研究并主持开发了“全国洪水预报系统”、“国家防汛抗旱会商系统”、“防汛抗旱水文气象综合信息系统”等一系列业务系统，为国家防洪抗旱调度决策和指挥提供科学依据。主持国家防汛抗旱指挥系统工程设计和一期工程建设的技术工作，该工程构建了国家防汛抗旱减灾决策平台，提升了国家防汛抗旱决策指挥水平，推动了全国水利信息化发展。在水文预报理论与模型、洪水调度与决策、设计暴雨与设计洪水、气候变化对水文水资源影响评估与适应对策等方面取得重要研究成果。