叶志镇开辟浙大半导体薄膜研究方向，首创超高真空CVD技术并在全国推广应用；1986年开创国内半导体ZnO薄膜掺杂研究先河，建立了p型二元共掺原理与技术，国际首次由MOCVD法制成ZnO-LED原型器件并实现室温电致发光；发展了n型氧化锌高导电掺杂技术，突破无铟透明导电薄膜难题，实现了产业应用。此外，在低维ZnO材料可控制备、Zn基储能电池、紫外探测、传感器件以及新型ZnO薄膜晶体管等方面也作出创新工作。是国际光电氧化锌领域的主要学术带头人，为我国无机光电材料发展作出了突出贡献。
先后承担了国家“973”课题、国家自然基金重点等项目。共发表学术论文600余篇，SCI他引13000余次(H=63)；连续8年入选Elsevier“中国高被引学者”；授权发明专利100余件，其中部分已转让；获科技奖10余项，其中国家自然科学二等奖1项、省部科技一等奖4项；编著《半导体薄膜技术与物理》获2021年首届全国教材二等奖。
1994年被评为国家重点实验室全国先进工作者获“金牛奖”；1996年入选教育部“跨世纪优秀人才”；1997年入选国家“百千万人才工程”；2007年选为浙江省突出贡献中青年专家；2008年被评为浙江省特级专家；2008年、2010年获中国百篇优秀博士论文提名奖指导教师；2012年评为浙江省“三育人”先进个人和学校标兵；2013年评为浙江省师德先进个人；2014年评为全国优秀教师，获浙江省高校教学成果一等奖。