2002年，张兴义圆满结束了在国外的学习，为了祖国医学事业的发展，他毅然选择了回国，回到了自己原来的工作单位——吉林大学第二医院。就在回国的当年，他被破格聘任为教授、主任医师、博士生导师，当时他年仅38岁，这种情况在整个吉林大学也并不多见。面对祖国、母校给予的荣誉，他觉得自己别无选择，只有全身心投入工作，去解除更多病人的疾苦，争取更多的科研成果，培养更多的学生，带动学科的发展，才能给以回报。
　　因为有国外留学的经历，所以他觉得只有在科研上有所突破，才能真正带动医疗水平的发展。于是，他在科研工作方面投入了很多精力。每当做完手术后，查完房后，只要一有空余时间，他就会带领博士生钻进实验室、图书馆，做试验、查资料，成功地将他曾在国外进行的科学研究开展了起来，并有进一步的深入，充分发挥了他在脏器移植技术、基因转移技术、免疫学技术和分子生物学实验技术方面的特长。功夫不负有心人，他在科研工作方面取得了丰硕的成果，近三年来，以他为第一负责人的省部级科研课题就有6项，科研经费达82．5万元，其中主要项目有国家自然科学基金、教育部博士点科研基金、吉林省人才开发资金，在此期间，共发表学术论文60篇，有24篇被ＳＣＩ收录。这也使他在吉林省、吉林大学医学科研领域处于领先地位。
　　正当他在积极开展医疗、科研工作的时候，一副新的担子又压在了张兴义的肩上。2004年12月，吉林大学任命他为第二医院的副院长，主管医疗工作。新的工作给了他新的机遇和挑战，他也变得更加忙碌了。正如他自己所说：“在行政工作方面我是一个新兵，而一所医院的医疗工作又是所有工作中的重中之重，我深感责任重大，我一定会加倍努力工作，不辜负上级领导和广大职工的信任”。他虚心向其他同志学习，很快就进入了工作角色。
　　为缓解群众反映强烈的看病难、看病贵的问题，在张兴义的倡导和组织下，医院克服困难调整了门诊布局，优化了服务流程，规范了院内标识。尝试了多功能专家诊室、成立了护理综合服务队等，为方便病人就医起到了一定作用。同时，积极参与农村合作医疗，一定程度上减轻了农民患者就医经济负担。药品的购销问题一直以来就是一个公认的敏感问题，为了做好这项工作，他提出改变药品采购模式，由科室专家论证并提交采购目录，而且所有药品全部从集中采购招标目录中招标采购，主动与南关区检察院建立联系，做廉洁自律的典范，与药品供销商签订廉政目标责任书，自觉抵制商业贿赂，保证了医院的药品供应。
　　自2005年以来，卫生部开展了“以病人为中心，以提高医疗服务质量为主题”的医院管理年系列活动。通过对活动方案的认真学习，张兴义充分认识到此项活动的开展将对规范医疗行为，改善服务态度，提高医疗质量，降低医疗费用，缓解群众“看病难、看病贵”等问题起到重要作用。于是，他多次召集专题会议，组织相关职能科室和临床科室认真学习活动方案，将各项任务分解、细化，并落实到人，要求在日常工作中严格贯彻执行，使医院管理年活动得到了很好的开展，医院的工作也得到了持续改进和完善。2007年9月，卫生部决定对全国大型医院开展医院管理年活动的情况进行一次督导检查，吉林大学第二医院代表吉林省接受了卫生部的督导检查。这次检查是对他两年来主抓医院管理年工作的一次检阅，在检查过程中医院和他本人受到了卫生部督导组的高度评价。