主要从事与造山带形成与演化有关的变质地质学的研究和教学工作。曾主讲的课程包括本科生的《普通岩石学》、《地球科学前沿》，研究生的《高等岩石学》、《变质地质学》等。张立飞及其团队近年来在我国西部超高压变质作用研究方面取得了一批重要研究成果：发现并确定了新疆西南天山洋壳深俯冲超高压变质带，这是目前世界上规模最大的洋壳超高压变质带，引起了国内外学者们的广泛关注；在柴北缘主体为大陆型超高压变质带中识别出了洋壳超高压变质的残片，从而为柴北缘由大洋俯冲到大陆俯冲碰撞的构造演化模式提供了关键证据。

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1. Tao Renbiao, Zhang Lifei*, Fei Yingwei and Liu Qiong, 2014, The effect of Fe on the stability of dolomite at high pressure: experimental study and petrological observation in eclogite from southwestern Tianshan, China, Geochimica et Cosmochimica Acta, 253–267.
2. Lü Zeng, Zhang Lifei*, Du Jinxue and Kurt Bucher, 2009, Petrology of coesite-bearing eclogite from Habutengsu Valley, western Tianshan, NW China and its tectonometamorphic implications, Journal of Metamorphic Geology, 27, 773-787.
3. Zhang L.F*, Song S.G., Ai, Y.L., and Liou J. G. 2005, Relict coesite exsolution in omphacite from western Tianshan eclogites, China. American Mineralogist, 89：180-186.
4. Zhang Lifei*, David J. Ellis, Richard J. Arculus, Wenbo Jiang and Chunjing Wei, 2003, Ultradeep subduction of carbonates to the mantle: evidence from the carbonate reaction of magnesite + calcite (aragonite) = dolomite in metapelites from western Tianshan, China, Journal of Metamorphic Geology, 21, 523-529.
5. Zhang Lifei*, David J. Ellis and Wenbo Jiang，2002，Ultrahigh pressure metamorphism in western Tianshan, China, part I: evidences from the inclusion of coesite pseudomorphs in garnet and quartz exsolution lamellae in omphacite in eclogites, American Mineralogist, 87: 853-860.

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获教育部科技进步一等奖（第3完成人）（1999），享受政府特殊津贴（2001），北京大学最受学生爱戴教师奖（2001），教育部高校青年教师奖（2002），北京市教育成果（高等教育）二等奖（第1完成人）（2005, 2009），第三届黄汲清青年地质科技奖（2006）、北京市高等学校精品课（2009）和教育部高校自然科学一等奖（第1完成人）（2010）等。

2003年获国家杰出青年科学基金，2008年国家自然科学基金委“变质作用与造山带演化”创新研究群体学术带头人，2010年当选为美国矿物学会会士（MSA, Fellow），2011年当选为美国地质学会会士（GSA, Fellow）。2005年1月至今 北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室主任；2013年9月至今 北京大学地球与空间科学学院院长。主要的学术兼职有：《科学通报》(2003-2014)、《岩石学报》、《高校地质学报》、《地质与勘探》杂志编委，《地学前缘》、《岩石矿物学杂志》和《Geoscience Frontier》副主编等。中国岩石矿物地球化学学会常务理事、变质岩专业委员会主任委员，中国地质学会大陆地壳与地幔研究分会副主任，教育部地质学类教学指导委员会副主任委员，第十、十一届国家自然科学基金委员会地学部专家组成员、地质二组副组长，国际地科联固体地球组成和演化专业委员会委员（SECE）等。