因為享受編程時的創造感，張兆旭自然而然地開始接觸起科研。
剛開始時，由於科研所需的知識與課堂上學習到的有不小的差別，張兆旭是「懵」的。計算機系課業本身的容量和難度都比較大，對於本科生來講，要兼顧科研和課內學習還是比較困難的。「進入實驗室後，我給自己定下一個目標，一定要在大三結束前做出一些成果。」於是，他開始調整課程選擇，讓自己能夠有一定的時間來做科研，並且高效利用上課以外的時間。實驗室裡優秀、勤奮的學長學姐以及同輩們也給了他許多幫助和分享。在組會上，遇到聽不懂的地方或問題他都會積極提問，同時增加自己的論文閱讀量。通過這種方式，他逐漸地找到了科研感覺和方向。
和每個初次接觸科研的同學一樣，張兆旭經歷過挫折。但和大多數同學不同的是，張兆旭的第一個課題就是一個全新的嘗試。「我的課題之前沒有人做過，我們是第一個試著往動態語言那個方向走的。」而這樣一個新鮮的課題，對於之前從未參與科研的張兆旭來說，尤為艱難。在缺乏相關文獻與指導的情況下，張兆旭與同伴花費大量時間學習、總結，摸索。是怎麼堅持下來的？他說：「你總會在探索的過程中有些驚喜的發現，就像旅途中閃現的美景，這會讓你有極大的成就感。」
如同旅行者逐漸沉浸在沿途的美景中，張兆旭對科研的熱忱伴隨著他的一次次思考與創造而愈發濃厚。經過不懈的努力，他在軟體分析與演化領域頂級國際會議上以第一作者身份發表論文，並受邀做學術報告。他在加州大學爾灣分校軟體工程實驗室（軟工世界排名前五）參加暑期科研項目，獲得教授強烈推薦並多次邀請讀博。
張兆旭還積極參與企業的研究課題。他參與「南科大-華為」聯合課題，獲兩項國自然基金項目支持。該課題主要關注利用靜態分析技術檢測安卓應用中的死循環。通俗來說，安卓應用導致手機過熱、耗電量快、死機都有可能是代碼中死循環造成的問題。他主導設計並實現的靜態分析框架已經可以在實際應用中檢測出死循環問題，也在華為內部測試使用。他以第一作者身份撰寫的論文、專利也將在今年投稿和申請，該項目的成果將會應用到華為內部對安卓應用進行檢測。他參加南科大研究生院與騰訊公司聯合辦的「南科大-騰訊」聯合技術實踐項目，獲得「優秀課題組」稱號，「該項目讓我初次了解到了工業界的需求，以及科研成果在工業界落地的可能性。」
「我們來自南科大，我們註定就是要做開路者的。」在他看來，南科大提供的科研機會是一流的，專業導師的指導，實驗室的實地操作……這些寶貴的科研資源南科大本科生觸手可及。在這樣一個環境中，張兆旭常懷開拓之心，保持自己的創造力，「因為我們來自南科大，我們的血液裡已經融進了這種敢闖敢試的精神和開創未來的勇氣。」