Їм вперше була визначена раніше невідома закономірність трансформації асептичних форм ДВС-синдрому в септичні, встановлено зв'язок цього феномена з порушенням бар'єрної функції кишечника. Це послужило підставою до проведення в процесі лікування ДВС-синдрому санації кишечника, що істотно покращує стан пацієнта, попереджає повторні загострення ДВС-синдрому, знижує летальність.
В спектрі інтересів Зиновія Соломоновича перебували проблеми клініки і лікування різних видів кровоточивості і тромбофіліческіх станів. Їм і його співробітниками вперше в російській популяції виявлені дефіцити факторів X і VII, антитромбіну III, протеїну С, резистентності до останнього активованого фактора V і ряд інших видів патології системи гемостазу, а також описано особливості клінічного перебігу та реабілітації хворих з інгібіторами факторів VIII і IX , створені перші вітчизняні класифікації тРОМБОЦИТОПАТІЙ і гематогенних тромбофілії.
Великий внесок Баркаган вніс в розвиток вчення про геморагічних мезенхімальних дисплазії. Визначено найбільш часті види цієї патології і типові порушення при них різних ланок системи гемостазу, методи патогенетичної терапії цих видів патологій.
Безсумнівна роль Зіновія Соломоновича у вивченні природи і розробці методів лікування онкотромбозов і тромбофілії лікарського походження. Ним підготовлені раціональні схеми застосування антитромботичних засобів при цих видах патології, розкриті частота і причини резистентності до аспірину та інших антітромботічеським засобів у окремих груп хворих.
Баркаганом і його співробітниками створена і впроваджена в практику система оригінальних методів діагностики і лікування антифосфоліпідного синдрому, успішного подолання при цьому синдромі наполегливої невиношування вагітності. Використання даної методики дозволяє майже в 100 відсотках випадків завершувати вагітність народженням здорових доношених дітей.
Великий внесок внесений Баркаганом в створення зоотоксікологіі і її розвиток. Їм розшифровані патогенез і клініка отруєнь отрутами змій і членистоногих Середньої Азії, розроблені ефективні методи патогенетичної терапії отруєнь, які отримали відображення у відповідних посібниках, довідниках та енциклопедичних виданнях.
Зіновієм Соломоновичем створений ряд принципово нових лабораторних методик - Ортофенантроліновийтест, тести зі зміїними отрутами вітчизняної фауни та ін. Ці методи широко використовуються в роботі коагулологических лабораторій як в Росії, так і за її межами.
Основоположник провідною в країні наукової школи з діагностики та лікування порушень гемостазу, геморагічних синдромів, ДВС-синдрому і тромбофілії. Творець провідною в країні школи біотоксінологов. Видатні учні: член-кореспондент РАМН Ю.Б. Исхаки; професора Я.А. Макарович, А.А. Жаворонков, В.Г. Личева, Є.І. Буевич, Л.П. Цивкіна, Н.А. Землянова, А.В. Федоров, А.П. Момот, В.В. Федоров, Г.Г. Іосава, І.В. Пікалов, Чан К'єнь, Е.А. Распопова, Г.А. Глазунова, П.А. Воробйов, Є.Ю. Васильєва. Зіновієм Соломоновичем підготовлено 28 докторів і 82 кандидати медичних наук. Виступає з лекціями в зарубіжних університетах (Німеччина, США, Китай).
Значна роль Зіновія Соломоновича Баркаган в якості організатора охорони здоров'я. Ще в 1960-х роках він організував центр по діагностиці та лікуванню порушень гемостазу, який за короткий період часу став одним з провідних в країні. На базі цього центру в 1980-90-х роках був налагоджений випуск вітчизняних діагностичних тест-систем, що розширює можливості лікарів у виявленні та успішному лікуванні багатьох видів патології системи гемостазу.