1927年，张钰哲获芝加哥大学天文学硕士学位。随后他继续留在叶凯夫天文台工作，在凡比博教授指导下用口径60厘米的反射望远镜从事小行星和彗星的观测。自1801年意大利天文学家皮阿齐发现了第一颗小行星之后，各国天文学家不断发现新的小行星。按照国际惯例，谁发现小行星就由谁来命名。第一个为祖国天文学争得这项荣誉的人就是张钰哲。1928年11月22日晚，正在叶凯夫天文台实习的张钰哲在进行天文观测时，突然发现底片上有一颗过去从未见到的新星，不禁一阵惊喜。接着他又连续观测了15个寒夜，都获得同样的结果，经过轨道推算，证实这是一颗新发现的小行星。

这是第一颗由中国人发现的小行星。身处异邦的张钰哲满怀对祖国的深情，给这颗小行星取了个响亮的名字：“中华”。

1929年秋，张钰哲回到阔别6年的祖国。

新中国成立后，张钰哲继续担任紫金山天文台台长。

20世纪50年代，中国科学院决定在南京建立天文仪器厂，张钰哲为这座工厂的创建，花费了很多心血。

1954年他开展了小行星轨道测定、摄动计算和改进轨道方向的计算研究工作，当时在国内具开创性。

1957年初，世界上还没有一个国家发射人造地球卫星，张钰哲即在此时应用天体力学基础理论研究了人造卫星轨道，并发表了《人造卫星的轨道问题》的专题论文，从理论上探讨了地球的赤道隆起和高层大气引力对人造卫星轨道的影响。这项研究，为我国人造卫星轨道的研究工作奠定了基础。

20世纪60年代初，张钰哲又进行了有关月球火箭轨道的研究。1965年，他率领有关人员参加了我国第一颗人造卫星的轨道设计和方案论证工作，为成功发射我国第一颗人造卫星作出了贡献。对航天飞行事业具有重大意义的小行星分布和轨道运动研究，是张钰哲和他的助手们的一项重要工作。但是，要弄清那么多小行星的运行情况，却不是一件容易的事。由于不仅受太阳的吸引，还要受各大行星的引力摄动，小行星一般没有固定的轨道，因此只有通过不断的观测，不断的计算，才能把握住这些太阳系小天体的行踪。张钰哲和他的助手们一起共获得8000多次小行星的成功观测，并先后发现1000多颗新的小行星。他们还先后创建了对小行星、彗星的照相定位观测和天体力学轨道计算的研究，取得了可喜成果。

1986年7月21日，84岁的张钰哲在南京逝世。遵照他的遗愿，他的骨灰深埋在紫金山天文台内的一个极不起眼的角落，地面上没有任何标记。

张钰哲虽永离人世，但他发现的“中华”星和以他的姓命名的“张”星，仍在遥远的天际不息地绕着太阳运转，每隔240分钟，它们就以深沉的眼睛，在浩茫的宇宙空间深情地凝视一遍美丽的祖国。