张瑞祥早期就做出了数学领域的原创性成果,论文题为“On the Number of Ordinary Circles Determined by n points”,并于 2011 年发表在《Discrete and Computational Geometry》杂志上。他还参加了本科生科研,完成了《从椭圆积分到 Hodge 理论》的结题报告,其中除详尽的历史性回顾外,更包含了他贡献的“SO(n) 上调和形式的显式表达”部分。后来张瑞祥的研究涉及解析数论、组合学、欧氏调和分析和几何学。在普林斯顿大学博士论文的基础上,张瑞祥与郭少明合作对Vinogradov均值定理主要猜想中的一个多变量广义化进行了证明,这项工作发表在 2019 年的 Inventiones Mathematicae 杂志上,被认为是一项重大成就。此外,张瑞祥涉足傅里叶和经典调和分析中的限制理论,为解决限制理论中的两个长期存在的问题做出了贡献((1) Carleson's problem on pointwise convergence of solutions to the Schrodinger equation , (2) the two-dimensional case of Sogge’s local smoothing conjecture for wave equations)。