張孝騫作為壹個傑出的臨床醫學家，從1921年7月開始看病，到1986年7月看最後壹個病人為止，在整整65年的臨床工作中，積累了極為豐富的經驗，在臨床診斷中顯示出極為高超的技術，拯救了無數的重危病人。他特別善於正確診斷疑難病人，糾正誤診，使很多病人“起死回生”。有的病例在世界上只發現過幾例。 他自己對待病員的態度，歷來是親切和藹，工作極端耐心和仔細。無論是平民百姓，還是高級幹部；無論是熟悉的同事，還是素不相識的人，他都壹視同仁。他認為只有全心全意為病員服務的醫德，才是醫務人員精研醫術的強大動力。他自己也是這樣做的，所以，他才能做到他壹貫主張的“勤於實踐，反復驗證”。
他重視書本知識，把很多業余時間都用於在圖書館看書刊，跟蹤醫學的發展前沿，同時他更強調臨床實踐。他告誡他的學生，臨床的基點要放在觀察每壹個具體的病人上。書本只是間接經驗，其中不少仍需實踐檢驗，對具體情況作具體分析是臨床工作的重要原則。
他的座右銘是“戒、慎、恐、懼”。他壹再教導他的學生要謙虛謹慎，實事求是，不主觀，也不氣餒，隨時發現錯誤，承認錯誤，修正錯誤，變錯誤為正確，變認識的片面為接近全面。也正因如此，他能從病人的實際出發，全面、歷史地了解病人的癥狀和體征，從而發現過去遺漏的某些重要的癥狀和體征，得出正確的診斷。
“每壹個病例都是壹個研究課題”，這是張孝騫的壹句名言。他嚴細成風，善於用科學的態度對待每壹個病例，精琢細磨，反復推敲，博覽群書，精深鉆研，然後才提出診斷意見。這樣的例子不勝枚舉，下面僅介紹3例。
60年代中期，壹位女病人來協和醫院就診。她有壹個奇怪的癥狀：得了感冒就發生休克，在這之前，她曾到別的醫院求診，經麝香草酚濁度試驗，結果是高度不正常，因而被診斷為肝炎。張孝騫檢查後，懷疑不是肝炎，但壹時下不了結論。後來了解到她30年前臨產大出血，正是張孝騫為她輸血救的命。張孝騫把30年前的這段歷史與這次的癥狀聯系起來，馬上就診斷為希恩氏綜合征。30年前臨產大出血，引起腦垂體壞死導致腦垂體功能減退，造成甲狀腺、腎上腺等內分泌不足和反應激應的缺陷，故病人受到緊急感染時就會發生休克。她的麝香草酚濁度試驗所表現的不正常，正是甲狀腺功能減退、血脂質增加的結果，於是，張孝騫給了她替代治療——服用甲狀腺片和腎上腺皮質激素，病情很快好轉。
1977年10月，張孝騫確診了壹例間葉瘤合並抗維生素D的低血磷軟骨病。這種病在世界上極為罕見，這壹例報道是第8例，這是個男性患者，多次發生病理性骨折，站立困難，被診斷為腰肌勞損、風濕性關節炎，服用大量維生素D和鈣劑均無效，長期醫治不愈。張孝騫仔細研究臨床記錄，又檢查發現病人右側腹股溝有壹個小腫物，立即想到這腫物可能分泌某種激素物質導致鈣磷代謝異常。手術切除後病理診斷為間葉瘤，瘤細胞在電子顯微鏡下顯示分泌顆粒。術後患者鈣磷代謝恢復正常，癥狀很快消失，壹年後隨診無復發。
壹病人因痰中帶血下肢水腫入院，化驗結果發現是尿中有紅細胞，主管醫生診斷為肺－腎出血綜合征。張孝騫參加會診，初步檢查後也同意這個診斷，並且擬訂了治療方案。事後他反復思考，決定做進壹步檢查，發現患者腿部靜脈有點異常，根據線索追蹤發現病人患的是遊走性（移行性）血栓靜脈炎。靜脈炎造成肺、腎等多種臟器損害，給人以假象。後來按新的診斷進行治療，病情很快好轉。