在教学和培养人才方面，为学生开设多门有关光学课程和指导论文工作，1998年以庄松林院士为学科带头人的上海理工大学光学工程博士点获得批准，多年来他亲自指导的硕士生和博士生四十多名，毕业生在国内外光学工程领域做出很多贡献，指导的博士论文获选2009年全国百篇优秀博士论文和2013年全国百篇优秀博士论文提名。所主持的“光信息技术”获2008年国家精品课程。在教学上以身作则，教书育人，治学严谨，受到学生和各级领导的赞誉，曾获上海市教学成果奖一等奖，连续两次获上海市劳模称号。2013年获上海市教书育人楷模提名，2016年获上海市教卫工作党委系统优秀共产党员•师德标兵和上海市优秀共产党员称号，2018年获选上海市教育功臣。其带领的光学工程教师团队先后荣获“上海市模范集体”、全国总工会“工人先锋号”等荣誉，2018年成功入选首批“全国高校黄大年式教师团队”，庄松林光学工程劳模创新工作室荣获“上海市劳模创新工作室”，其所在支部入选教育部首批“全国党建工作样板支部”。

长期从事应用光学、光学工程和光电子学的研究，设计了百余种光学系统及仪器，是国内率先开展光学系统CAD的研究者。主持完成了国内最大的光学仪器设计软件系统，在统计试验总极值最优化方法及公差的非线性模型等方面取得独创性成果。在光学像心理物理实验研究方面开展了国内首创性的工作。他对非相干光学信息处理及彩虹全息技术作了全面系统的研究，被誉为“现代白光信息处理的主要贡献者之一”。在复物体的位相恢复研究中提出多种光学方法，开创了该领域研究的新方向。所研制的CdSe（硒化镉）液晶光阀达到了当时国际先进水平。在梯度折射率光学材料、光栅衍射矢量模态理论，高速光学多通道模/数变换、光通信无源器件和高密度光存储技术等研究中取得突出的研究成果。目前承担了国家973重点基础研究项目、多项国家自然科学基金及上海市重点基金项目，包括“人眼视觉修复”、“光学成象矢量场理论”、“波导光存储”及“光频左手材料”等基础研究。近年来领导的重点实验室在太赫兹技术、光学超分辨成像、微纳光学工程及医用光学工程等国际前沿领域的研究及产业化中作出了突出的贡献。先后在国内外重要刊物Nature Photonics、PRL、Opt.Lett.、Opt.Exp.、Sci.Rep.等发表论文300余篇，著有《光学传递函数》一书。