La química heterocíclica es una rama clásica y rica de la química orgánica, que está muy relacionada con la medicina, los pesticidas, etc. Hay muchos tipos de compuestos heterocíclicos. Según las estadísticas, entre decenas de millones de compuestos orgánicos, aproximadamente la mitad son compuestos heterocíclicos. En este vasto mar de compuestos heterocíclicos, cómo abrir nuevas formas de sintetizar compuestos heterocíclicos es un tema nuevo para Huang Zhibo. A principios de la década de 1980, fue al Instituto de Química Orgánica de la Universidad de Bonn en Alemania como becario de intercambio para colaborar en la investigación de la química heterocíclica. En su trabajo, corrigió errores en tres artículos publicados por el laboratorio, determinó que la estructura correcta era una enonaamina heterocíclica y descubrió que es un sintón muy útil en la síntesis de compuestos heterocíclicos. En química sintética, puede proporcionar fragmentos heterocíclicos y N-C-C para sintetizar una variedad de compuestos heterocíclicos y heterocíclicos. Estudió sistemáticamente la síntesis y reacciones de cetenocetales heterocíclicos y ha sintetizado miles de nuevos compuestos heterocíclicos a este respecto. También colabora con varias instituciones y empresas de investigación internacionales para realizar ensayos de bioactividad y detectar nuevos medicamentos y agroquímicos. Se ha descubierto que algunos compuestos tienen buena actividad anticancerígena y se están sometiendo a ensayos in vivo. En este sentido, ha publicado más de 60 artículos, atrayendo la atención de colegas internacionales.
Ya a principios de la década de 1960, cuando Huang estudiaba la resina fenólica, estaba interesado en el tetrámero cíclico aislado de la literatura durante el proceso de curado de la resina fenólica. A finales de la década de 1970, floreció la investigación internacional sobre estos compuestos y se les denominó hidrocarburos aromáticos policíclicos. Este es un compuesto macrocíclico y un nuevo compuesto huésped importante en la química supramolecular. Ha logrado resultados en la derivatización de hidrocarburos aromáticos policíclicos y la síntesis de derivados funcionales.
Huang está comprometido con la investigación en los campos de la química orgánica y la química de polímeros y ha publicado alrededor de 130 artículos. Muchos resultados se han aplicado en la práctica. Ha ganado dos veces el Premio de la Conferencia Nacional de Ciencias, el tercer premio del Premio Nacional de Ciencias Naturales, el tercer premio del Premio Nacional de Invención y el primer premio del Premio de Ciencias Naturales de la Academia China de Ciencias, el Premio al Logro y el Premio al Progreso Científico y Tecnológico. Es miembro del consejo editorial de Polymer Journal y China Chemical Letters, y es editor jefe y miembro del consejo editorial asesor de Polymer Bulletin, Chemistry Advances y Plastics Industry. Ha formado a más de 20 estudiantes de doctorado, incluidos unos 10 estudiantes de maestría, y ha colaborado con unos 30 investigadores, la mayoría de los cuales han obtenido títulos profesionales de alto nivel y se han convertido en la columna vertebral de la investigación científica.