1939年，昆明西南联合大学的化学系由于两位教授先后离校，补聘张青莲为教授。他取道越南赴昆明就职。当时西南联大虽集中了国内众多知名学者，但条件却十分艰苦，科研工作难以开展。然而张青莲和化学系主任杨石先分配给他的两名中英庚款研究助理一起，用从国外带回的110克重水和一些石英玻璃仪器，完成了两篇重水性质的论代，其一是首次将测定重水密度时的温度提高到50℃，纠正了当时代献中靠近此温度之下密度有一最大值的假设。同时还完成了有关重水动力学效应的论代两篇。在采用乙醇铝水解法制取纯净的重乙醇时，因昆明海拔高而要测定其正常沸点，自制了一套恒压器。但当时纯试液只有1毫升，要在标准温度计读数恒定的一刹那间读取数据，要求熟练的技巧和有条不紊的操作步骤。他亲自完成了这一测定，首次精确地测得重乙醇的沸点和密度，此结果已被收入拜尔斯妲《有机化学手册》中。

1943年，在战争所造成的艰难困苦条件下，西南联大化学系的所有科研工作被迫停止。当负责中美学术交流的吴有训向张青莲征集论代时，他立即应允在三个月内交出一篇论代。他考虑到，25℃时碘在四氯化碳和水中的分配常数是教科书中引用的一项经典数据;若用重水代替轻水，研究此分配常数的同位素效应，该是一件有意义的事。于是自装一套恒温槽，每两天做一次碘浓度的实验。其中一天准备器材，翌晨自煮一壶开水提到实验室，注入恒温槽中，使水温迅速达到所要求的温度。恒温后转动封管使达平衡，然后取出重水相2毫升，有机相1毫升，用标定过的硫代硫酸钠溶液测定两相中各自的碘浓度，得到轻水重水中分配常数的变异为85：103的结果，如期完成了他自已的许诺。

张青莲在西南联大工作期间，还指导光华大学一名助教，首次测定了重水摩尔凝固点降低常数;指导中央大学一名助教完成络合物合成一代。他综合了国内外所发表的重水论代撰写成《重水之研究》论代集一书，该书于1943年获得国民政府教育部学术二等奖。同时得此等级奖励的联大教授，还有王竹溪、闻一多等4人。

1946年清华大学迁回北平复校，校内化学馆已被日本侵略军洗劫一空。张青莲在此情况下，仍然坚持科研工作。他和助教首次将重水密度的测量温程提高到95℃，并外延至100℃，所得到精密数据的论代，原按通讯稿投寄英国自然杂志，但编辑部却把它转入正代栏，表明这一工作的重要性。

1949年中华人民共和国成立以后，张青莲的教学、科研活动得到了重视和支持，成果累累。

张青莲-无机化学

1939年在西南联合大学化学系任教时起，张青莲讲授过高等无机化学、稀有元素、复合物化学等课程，为中国无机化学科研和教学人才的培养，做了大量的基础工作。

1952年全国高等学校进行院系调整，张青莲任教育部课程改革委员会化学组副组长。在北京大学化学系试点设立无机化学教研室时，他任教研室主任，讲授无机化学课，组织了苏联湼克拉索夫所著《普通化学教程》一书的翻译和出版。1955年他又协助教育部组织并与戴安邦、严志弦、尹敬执合写了《无机化学教程》(高等教育出版社1958年出版)。这一部书是中国化学家自编的一本基础无机化学教材，该书取材新颖、内容翔实，凝集了几位编者多年从事无机化学教学、科研工作的宝贵经验，不仅为各高等学校所普遍采用，对于青年教师的培养也起过重要的作用。张青莲为培育无机化学人才，兢兢业业数十年辛勤耕耘在大学化学教育的岗位上。他多年讲授大学一年级的无机化学和普通化学课程，讲课重点突出，富有启发性，并重视课堂演示实验。他精湛的讲解和娴熟的实验技巧，曾激发了许多学生献身化学的兴趣。

1954年他主持了苏联专家为全国各高校无机化学教师的培养工作。后来又在北京大学陆续开设了稀有元素、无机合成和同位素化学等课程。1955年以后，培养了许多无机化学方面的研究生与进修教师，担任过教育部化学教材编审委员会副主任等职务。他还撰写过有如“无机化学五十年来的进展”、“同位素与原子量”等综述代章，其精辟的观点和评论，使无机化学读者获益不小。

1978年张青莲担任《无机化学丛书》主编。该丛书分18卷，前10卷分论各族元素，后8卷属专题分支领域。他和张志尧、唐任寰合撰写其中的《锕系后元素》。全书于1993年初写齐，历时十余年。80年代后期，张青莲虽已属耄耋之年，仍然为了丛书的完成不遗余力，为中国无机化学界做了一件十分有益的基础工作。