在他的精心传授下，张孝周进步神速，半年之后，就远远超过有些在厂里学了三年的艺徒。一年后，他又投师在另一位木雕元老张正喜的门下。此人乃是上海白木雕三大高手之一，擅长于设计制作白木雕刻家具。张孝周在他那里学到了完整的东阳木雕传统技艺，并掌握了白木雕刻设计技巧。1965年，张孝周因工作成绩显著，被授予上海手工业管理局青年“红旗突击手”的称号。
“文化大革命”开始后，张孝周带着画笔踏上了前往革命圣地的征途。井冈山、韶山、庐山都曾去了三次。他先后创作出包括《韶山故居》、《安源煤矿》、《一大会址》、《井冈山根据地》、《古田会址》、《广州农民运动讲习所》、《遵义会址》、《瑞金根据地》和《庐山会址》等一大批革命圣地大型木雕挂屏，（其中部分作品与他人合作）。
十年动乱结束后，张孝周的木雕艺术生涯进入了黄金时期。他的画笔和刻刀在白木雕刻园地里辛勤耕耘，取得了令人瞩目的成就。如1976年创作的半立雕台屏《郑成功收复台湾》，采用群雕的形式表现郑成功率部下开进台湾时受到当地群众欢迎的历史场面，造型错落有致，人物姿态生动，尤其是作者巧妙地将人物置于椰树等热带植物丛中，从而增加了层次和容量，使人群具有连绵不断的感觉。1982年设计的《立雕落地龙灯》是对高档艺术品实用化的尝试。作品由三部分组成：下面是三足圆形底座；中间是立雕盘龙圆柱，用三片龙云纹浮雕与底座连接；上部是六面体亭阁式灯罩，其中的镂空窗格上以阴刻红楼梦人物作装饰，在飞翘的檐角下又悬挂着六个六角小宫灯。该作曾获第二届中国工艺美术百花奖创作设计二等奖。后来，张孝周又创作了《贴金落地龙风宫灯》、《柚木本色落地龙凤宫灯》，形成了系列化产品，不仅取得了很高的经济效益，还被选送参加赴日本横滨上海工艺品展览。1983年设计的立雕摆件《龙华古塔》和《松江古塔》分别由1600多个雕刻构件和1300多个雕刻构件以木榫拼镶而成，结构严谨，衔接无缝，柱梁横眉纹饰古朴典雅，裙拱檐斗刻划精细，双双被选送陈列于北京人民大会堂“上海厅”。1987年，他设计的两对木雕《巨龙》高达210厘米，创我国木雕龙体积之最，并于翌年参加日本商岛屋株式会社第七次大中国展，作为门庭装饰。1989年他设计并参加制作的立雕檀香木《龙华古塔》更是一件被行家誉为“通新旧之奥秘，融古今之神韵”（古建筑学家 陈从周教授语）的珍品。该作高达1米，呈八角形，7级塔层，每层上有檐下有廊，各层外檐饰有斗拱和透空栏杆，精巧剔透的网状格孔细如发丝。象这样全都采用名贵檀香木料精雕细刻的佳作，不要说在上海，就是在国内也尚无记录。同年，该作荣获中国工艺美术百花奖优秀新产品一等奖。
在白木浮雕作品方面，他还创作了反映现代生活的《丰收曲》挂屏、《载歌行》挂屏；反映历史题材的《三顾茅庐》挂屏、《古代寓言故事》条屏、《汉高祖刘邦》挂屏、《戚继光》挂屏；以及反映花鸟题材的《孔雀牡丹》挂屏等。这些作品对于传统木雕技艺与现代美术相结合，扩大木雕出口起到了良好的推动作用。
在白木雕刻家具方面，他于1979年设计的《白木满雕家具》分卧室、客厅两式，共27件，兼用圆雕、浅雕、镂雕等手法。他在家具主体部分雕了《红楼梦》故事场景20余幅，四周的边饰则雕以龙凤云纹。整套家具雍容华贵，气派不凡，荣获上海手工业局创作设计一等奖。1990年，他又为扎伊尔总统蒙博托设计了一套高档柚木卧室家具，由龙床、龙橱、龙椅等9件组成，也雕以《红楼梦》故事场景，边饰采用了龙凤福寿等传统图案。这套家具现已安放在扎伊尔总统官邸。
为使传统白木雕刻技艺适应现代生活需要，张孝周在木雕与现代室内装潢结合方面进行了大量创作实践。从1982年起，他在一年多时间里先后为无锡太湖游船公司的《古运河号》、《霞客号》、《春秋号》三艘游轮设计舱内装潢和家具配套，得到了好评。1984年，他又为地处老城隍庙的上海旅游购物商场设计了《双龙戏珠》圆洞门、云龙亭阁和六叉木雕大吊灯，这些作品古色古香，与商场的古建筑风格融为一体，效果极佳。1985年，他因负责上海宾馆《嘉会堂》大幅壁画新工艺的试制和安装，获上海手工业局科技成果奖。1987年和1991年，他两次受命负责北京人民大会堂西大厅大型地屏《仙鹤图》和上海厅大型地屏《白玉兰》的制作安装。这两件大型作品均为两面雕刻，分别经贴金、仿象牙色工艺处理，采用传统浮雕工艺与现代装饰手法相结合的形式，庄重典雅而富有时代气息，受到了中央和国务院领导同志的赞扬。为此，厂里还得到市府授予的锦旗表彰。
1983年张孝周出任上海艺术品雕刻一厂副厂长，主管全厂技术工作。
1979年，他被任命为工艺美术师；1981年，他作为中国木雕高手赴美国六城市巡回表演技艺；1986年，他荣获由全国24市工艺美术联协组织授予的三级 工艺美术大师称号；1989年，他被评为高级工艺美术师。
