一九八二年九月，张希顺利考入吉林大学化学系，开启了他在化学领域的学术生涯。经过四年的系统学习，他于一九八六年七月成功获得吉林大学分析化学专业的理学学士学位。此后，他继续在母校深造，并于一九八九年七月取得了吉林大学高分子化学与物理专业的理学硕士学位。同年九月，他入选吉林大学化学系与德国美因茨大学有机化学所联合培养博士项目，师从沈家骢院士和H. Ringsdorf教授，开始了跨国的学术研究。一九九一年八月至一九九二年十一月期间，他在德国美因茨大学有机化学所进行深入的学习与科研工作。一九九二年十二月，在顺利获得吉林大学高分子化学与物理专业理学博士学位后，他选择留校任教，开启了教育科研之路。自一九九二年十二月至一九九四年十月，他担任吉林大学讲师职务。随后，从一九九四年十月至二零零三年十二月，他晋升为吉林大学教授。在此期间，自一九九六年十月至二零零三年十二月，他还承担了博士生导师的职责，培养了一批高水平科研人才。此外，在一九九三年一月至一九九四年十二月期间，他进入超硬材料国家重点实验室，跟随邹广田院士从事博士后研究工作，进一步拓展了研究领域。一九九四年，他因其突出的学术潜力入选原国家教委“优秀跨世纪人才计划”，并在同年获得了霍英东青年基金的资助，这些荣誉为他早期的学术发展提供了重要支持。在科研管理方面，一九九七年五月至二零零四年三月，他担任超分子结构与材料国家重点实验室主任，推动了该实验室的建设和学科发展。一九九七年，他获得了国家杰出青年科学基金的资助，并入选国家人事部“百千万人才工程”，这标志着其学术贡献获得了国家层面的高度认可。二零零四年，张希转入清华大学化学系工作，担任教授及博士生导师，继续在科研与教学一线贡献力量。二零零七年，他当选为中国科学院院士，隶属于化学部，这是对其学术成就的极高肯定。二零零八年至二零一四年期间，他出任清华大学化学系主任，在学科建设和人才培养方面发挥了领导作用。二零一一年，他成为国家自然科学基金委员会创新研究群体的学术带头人，引领团队开展前沿探索。二零一三年至二零一四年，他担任清华大学理学院院长，统筹推进理学学科的整体发展。二零一四年七月至二零一八年三月，他担任国家自然科学基金委员会化学部主任，参与国家层面化学学科的战略规划与资源分配。同年十二月，他出任清华大学学术委员会主任，负责学校的学术评议与指导工作。二零一六年，他当选为美国化学会会士，体现了其在国际化学界的广泛影响力。二零一八年二月，他被任命为第八届国家自然科学基金委员会副主任，在国家科研管理体系中承担更重要的职责。同年十二月十三日，他被任命为吉林大学党委副书记、校长（副部长级），重返母校肩负起领导学校发展的重任。
张希教授作为清华大学高分子化学与物理领域的学科带头人，长期致力于推动高分子化学与超分子化学的交叉融合，并在此基础上系统发展了功能超分子体系的分子工程学。他的研究工作在中国国内外学术界产生了广泛影响，所取得的一系列创新成果主要包括：率先提出“超两亲分子”这一新颖概念，从而在超分子化学与胶体界面化学两大领域之间构建起全新的联系桥梁；基于这一概念，他成功实现了可控的分子自组装与解组装过程，为创制新型功能超分子材料与器件开辟了原创性途径。此外，他建立了基于主体增强非共价作用的超分子聚合新策略，该方法能够在水溶液中高效组装出线型、支化乃至超支化结构的超分子聚合物。进一步地，他还发展出自分类识别驱动的超分子聚合、超分子单体的共价聚合以及超分子界面聚合等多种可控超分子聚合新方法，这些方法为可降解材料与自修复材料的制备提供了关键技术支持，有力推动了超分子聚合物学科的进步。在理论拓展方面，张希教授提出了“超分子自由基”的新概念，即通过超分子策略实现自由基的稳定化或活化，这不仅为构筑功能超分子材料提供了新思路，也为超分子催化领域带来了新的可能。在材料创制上，他领导团队制备出一系列具有灵敏氧化、还原及射线响应特性的含硒两亲性嵌段高分子，从而为一类新型生物医用材料的开发奠定了基础。同时，他建立并发展了一系列基于不同分子间相互作用的界面分子组装方法，并利用这些方法成功制备出多种有机薄膜材料与功能化表面。在基础研究层面，他运用单分子力谱技术深入探究超分子体系内的分子内与分子间相互作用，为在单分子水平上理解分子结构、超分子结构及其组装驱动力提供了坚实的实验依据。根据2021年7月清华大学网站公开信息，张希教授已在中国国内外重要学术刊物上累计发表研究论文350余篇，其中包括多篇具有标志性意义的工作：Zhang, X; Shi, F; Niu, J; et al.Superhydrophobic surfaces: from structural control to functional application. Journal of Materials Chemistry ,2008, 18(6): 621-633；Zhang, X; Shi, F; Yu, X; et al.Polyelectrolyte multilayer as matrix for electrochemical deposition of gold clusters: toward super-hydrophobic surface. Journal of the American Chemical Society ,2004, 126(10): 3064-3065；Gao, J; Liu, F; Liu, YL; et al.Environment-Friendly Method To Produce Graphene That Employs Vitamin C and Amino Acid. Chemistry of Materials ,2010, 22(7): 2213-2218；Zhang, X; Chen, H; Zhang, HYLayer-by-layer assembly: from conventional to unconventional methods. Chemical Communications,2007,(14): 1395-1405；Zhang, X; Wang, CSupramolecular amphiphiles. Chemical Society Reviews ,2011, 40(1): 94-101；Wang, Yapei; Ma, Ning; Wang, Zhiqiang; et al.Photocontrolled reversible supramolecular assemblies of an azobenzene-containing surfactant with alpha-cyclodextrin. Angewandte Chemie-International Edition ,2007, 46(16): 2823-2826；Wang, Chao; Wang, Zhiqiang; Zhang, XiAmphiphilic Building Blocks for Self-Assembly: From Amphiphiles to Supra-amphiphiles. Accounts of Chemical Research ,2012, 45(4): 608-618；Wang, LY; Wang, ZQ; Zhang, X; et al.A new approach for the fabrication of an alternating multilayer film of poly(4-vinylpyridine) and poly(acrylic acid) based on hydrogen bonding. Macromolecular Rapid Communications ,1997, 18(6): 509-514；Yang, Liulin; Tan, Xinxin; Wang, Zhiqiang; et al.Supramolecular Polymers: Historical Development, Preparation, Characterization, and Functions. Chemical Reviews ,2015, 115(15): 7196-7239；Ma, N; Li, Y; Xu, HP; et al.Dual Redox Responsive Assemblies Formed from Diselenide Block Copolymers. Journal of the American Chemical Society ,2010, 132(2): 442-；Shi, F; Wang, ZQ; Zhang, XCombining a layer-by-layer assembling technique with electrochemical deposition of gold aggregates to mimic the legs of water striders. Advanced Materials ,2005, 17(8): 1005-；Wang, Y; Xu, H; Zhang, XTuning the Amphiphilicity of Building Blocks: Controlled Self-Assembly and Disassembly for Functional Supramolecular Materials. Advanced Materials ,2009, 21(28): 2849-2864；Liu, YL; Yu, Y; Gao, JA; et al.Water-Soluble Supramolecular Polymerization Driven by Multiple Host-Stabilized Charge-Transfer Interactions. Angewandte Chemie-International Edition ,2010, 49(37): 6576-6579；Zhao, N; Shi, F; Wang, ZQ; et al.Combining layer-by-layer assembly with electrodeposition of silver aggregates for fabricating superhydrophobic surfaces. Langmuir ,2005, 21(10): 4713-4716；Yu, X; Wang, ZQ; Jiang, YG; et al.Reversible pH-responsive surface: From superhydrophobicity to superhydrophilicity. Advanced Materials ,2005, 17(10): 1289-；Yang, Hui; Yuan, Bin; Zhang, Xi; et al.Supramolecular Chemistry at Interfaces: Host-Guest Interactions for Fabricating Multifunctional Biointerfaces. Accounts of Chemical Research ,2014, 47(7): 2106-2115；Liu, Yiliu; Wang, Zhiqiang; Zhang, XiCharacterization of supramolecular polymers. Chemical Society Reviews ,2012, 41(18): 5922-5932；Shi, F; Niu, J; Liu, JL; et al.Towards understanding why a superhydrophobic coating is needed by water striders. Advanced Materials ,2007, 19(17): 2257-；Sun, JQ; Wu, T; Sun, YP; et al.Fabrication of a covalently attached multilayer via photolysis of layer-by-layer self-assembled films containing diazo-resins. Chemical Communications,1998,(17): 1853-1854。截至2016年，张希教授已在各类国际性学术会议上受邀做特邀报告和大会报告累计超过200次。例如，2012年6月24日至29日，他应邀出席在美国弗吉尼亚理工大学举办的第四十四届世界高分子大会，并作了题为“单分子力谱与高分子作用”的一小时大会报告。2016年8月21日至25日，他应美国化学会邀请，作为中国化学会代表团成员参加美国化学会第252次年会，并在会议上被授予美国化学会会士荣誉称号。这些活动是其广泛国际学术交流与合作的重要组成部分。
截至2017年，张希教授在人才培养方面取得了丰硕的成果，累计指导并培养了超过五十名博士研究生、十余名硕士研究生，并协助十多名博士后研究人员顺利完成出站工作。在长期的教学与科研实践中，他因其卓越的育人贡献而屡获殊荣。例如，早在1997年，他就荣获了宝钢教育基金会颁发的“优秀教师特等奖”，以表彰其在教育一线的杰出表现。随后在2005年，他再次获得清华大学第八届“良师益友”荣誉称号，这充分体现了学生们对其为师为友的深厚敬意与认可。
二零二零年十一月十八日，正值我国著名理论化学家、被誉为“中国量子化学之父”的唐敖庆先生诞辰一百零五周年。为纪念这位科学巨匠的卓越贡献与崇高精神，何梁何利基金会、国家自然科学基金委员会、中国科学院紫金山天文台及吉林大学于当日在北京联合举办了一场庄重而富有意义的“唐敖庆星”命名仪式。仪式上，中国科学院院士、吉林大学校长张希与其他主办方代表共同为镌刻有“唐敖庆星”字样的纪念铜匾揭幕。张希院士在随后的致辞中回顾了唐敖庆先生潜心科研、教书育人的光辉一生，并阐述了以先生之名命名星辰对于弘扬科学精神、激励后学的重要深远意义。
张希教授长期专注于超分子化学领域的研究工作，其核心方向在于超分子体系的精准构筑、动态调控与功能开发。他致力于推动超分子体系的分子工程学这一交叉学科的发展，并在此过程中取得了多项具有重要影响力的学术成就。其中，他创新性地提出了“超两亲分子”这一全新概念，为超分子组装体结构设计提供了新的理论框架；他建立了一系列可控的超分子聚合新方法，实现了对聚合过程与产物结构的有效调控；他还发展和完善了多种界面超分子组装技术，并利用这些方法成功制备出多种结构有序、功能多样的先进薄膜材料。除了在科研上的卓越贡献，张希教授还积极投身于国际学术服务与交流，曾担任美国化学会旗下重要学术期刊《Langmuir》的副主编，并多次牵头组织中美化学学术研讨会，为增进中美两国化学界的相互理解、推动实质性科研合作发挥了重要的桥梁作用。