張圣蓉選擇了現代數學的重要前沿分支之一“函數論”作為攻讀對象。她的導師是一位著名的函數論世界大師，她要同函數論專家一道去摘取函數論皇冠上的明珠。

1974年，張圣蓉獲伯克利加利福尼亞大學博士學位，從此在美國從事函數論的研究工作。她對函數論中復平面上的解析函數、多復變函數以及有界函數的解析函數的逼近等高深領域都有涉獵，1976年，28歲的張圣蓉通過對道格拉斯函數的研究撰寫了世人沒有發現的這類函數特征的論文，這為第二年著名數學家馬歇爾解決著名的道格拉斯猜測鋪平了道路。

張圣蓉一鳴驚人，1977年又撰寫出另一篇令函數論專家驚嘆的論文，證明了馬歇爾攻克道格拉斯猜測中的一個未發現的難題。在清一色的男數學家主導的函數論領域，她確立了自己的地位。