庞雄飞长期从事昆虫学和生态学的教学和研究工作。他创立了昆虫生态研究室，主持过多项国家、省部级重大研究项目，把系统科学的理论和方法引进昆虫种群生态学的研究领域，提出害虫种群控制系统理论和研究技术，近年还提出了利用异源植物次生化合物防治害虫新思路。他依据物种概念，重新整理了瓢虫科的分类系统，整理了分布于中国及其邻近地区的瓢虫近700种，发表瓢虫新种近100个，建立了一个新亚科，另还发表赤眼蜂属和缨小蜂属新种12个。他创办了集教学、科研和科技示范于一体的深圳龙岗生态农业示范基地。为华南农业大学昆虫学科成为国家级重点学科及农业部昆虫生态、毒理重点实验室的建设作出重要贡献。
1、昆虫种群生态学与害虫种群系统控制
早在留学苏联期间，在对玉米害虫防治的研究实践中，庞雄飞就意识到昆虫生态学﹑尤其是昆虫种群生态学是害虫防治的基础。他如饥似渴的阅读了大量有关著作和文献，并就瑞典麦秆蝇为害的影响问题开展了研究。回国后，根据自己的研究实践和认识于1962年在昆虫学报上发表论文。就害虫猖獗周期性和发生数量的平衡现象等问题，对马世骏先生提出的“非生物因子（如气候）是影响害虫大发生的关键因子”的论断发表了完全不同的观点，认为生物制约因子才是影响害虫大量发生的关键因子。从而引发了一场学术大讨论。同时发表了温度对昆虫呼吸强度影响等方面的论文。提出了昆虫呼吸恒定温区的新概念，为国内外同行所瞩目。
在中国十年动乱期间，中国科学家的工作受到严重干扰，国际害虫防治研究领域则出现了快速的发展。其中最突出的有两个方面，一是有害生物综合治理（IPM）策略的提出，二是系统科学理论与技术在生物学研究领域的应用，使害虫防治的研究进入了一个全新的阶段。1978年，拨乱反正后，他以敏锐的目光洞察到国际害虫生物防治领域的两大进展对未来植物保护工作的重要意义，决心把系统科学引进到有害生物综合治理的研究，以开创中国害虫防治工作的新局面。借助1978年10月赴北京参加学术会议的机会，他向中国老一辈昆虫学家﹑中国农业大学管致和教授坦陈了自己的思路，得到管先生的大力支持。回校后便带领自己的研究生和一批教师，以1974年开始建设的水稻害虫综合防治示范点广东阳江海陵岛为基地，开始了这一开拓性的工作。此后的20年内，他一方面自学系统科学的理论和方法，并应用于害虫种群动态的研究中；另一方面与中国农业大学植物病理学家曾士迈教授通力合作，成立全国植保系统工程专业委员会，多次召开全国植保系统工程学术讨论会推动这一领域的发展。在这一时期，他经常与华南农业大学﹑华南理工大学和中山大学的数学家和系统科学专家在一起共同讨论把系统科学应用于生态学研究的技术问题。经过多年的研究，在总结前人成就的基础上，提出了害虫种群系统控制的理论，并发展了一套相应的研究方法，包括明确定义了“种群系统”的概念，提出了研究目标和范围；提出了适应于昆虫种群系统研究应用的种群状态方程建立原理和方法；解决了同时具有种群动态预测功能和研究种群最优控制功能的害虫种群系统模型的建立问题；改进和发展了种群生命表的技术，提出了评价各类因子对种群控制作用的方法和多种群共存系统的信息处理方法。这些理论和方法都在海陵岛害虫综合治理的实践中得到应用和验证。1990年，他与曾士迈教授合著出版了《系统科学在植物保护研究中的应用》，1994年完成了专著《害虫种群系统的控制》，创立并系统阐明了害虫种群系统控制的理论和方法。
2、昆虫种群生态学与害虫生态控制
昆虫种群生态学在以生产系统为单位的害虫治理工作中占有重要的基础地位。庞雄飞在把系统科学的理论和方法引入到种群生态学的研究。带领他的研究生围绕各种重要农业生态系统节肢动物群落的组成、结构、多样性、稳定性和相似性等问题展开了系统深入的研究工作，发表了一些列的论文，并与他的学生尤民生共同编写出版了国内第一部《昆虫群落生态学》教材。
在害虫种群系统控制和昆虫群落生态学研究的基础上，庞雄飞和他的弟子们又以同样的科学思路开展了作物生态系统的结构与控害功能关系研究，根据害虫生态控制的目标，形成了比较完整的害虫生态控制研究方法，于2002年出版了《害虫种群生态控制》专著。他的弟子们继承和发展了他的这一学术思想，进一步提出了生物多样性恢复和保育为基础的害虫生态控制系统的科学概念，建立了一系列重要农作物害虫生态控制系统，在害虫防治、食品安全、生物入侵与生物安全及环境保护等领域均取得了显著的成果，为国家作出了重要贡献。
3、天敌昆虫分类利用与生物防治
在有“南中国生物防治之父”之称的蒲蛰龙教授的熏陶下，庞雄飞早在留学苏联期间就对天敌昆虫的分类利用和生物防治产生了浓厚的兴趣。他的妻子李丽英在苏联求学的专业和回国后的工作都是害虫生物防治，共同的语言、共同的志趣坚定了他们在生物防治领域为祖国建功立业的理想。1966年他在《动物分类学报》发表了他在天敌昆虫分类领域的处女作《广东拱颏瓢虫新种记述（鞘翅目：瓢虫科）》。1975年系统整理了中国食螨瓢虫的种类，1979年与毛金龙合作出版了专著《中国经济昆虫志·第14册鞘翅目：瓢虫科》，建立了中国瓢虫科分类系统；1982年赴美合作研究，借鉴华盛顿博物馆、大英博物馆、日本Fukui大学标本馆和巴黎自然历史博物馆的部分瓢虫模式标本，系统分类整理了中国的小毛瓢虫，有力的推进了中国小毛瓢虫的研究。此后又与福建农林大学黄邦侃教授合作，系统采集整理了武夷山自然保护区的瓢虫；与广西农科院蒲天胜研究员合作采集整理了广西瓢虫。他一生共发表瓢虫分类论文34篇，发表瓢虫新种125个。他还培养了一批瓢虫分类的人才，目前国内从事瓢虫分类工作的专家大都是他的研究生。此外，他还发表了赤眼蜂属和缨小蜂属新种12个。
对天敌昆虫进行分类利用、让生物防治造福人类可以说是庞雄飞毕生的追求，即便是在最艰难的时刻也不改初衷。在十年动乱期间，在无法进行正常教学和科研工作的情况下，他作为主要骨干参加了以李丽英为队长的广东省生物防治工作队到广东雷州半岛农业生产第一线去推广害虫生物防治技术。带领老师和学生到广东省海陵岛去建立生物防治为主的水稻害虫综合防治示范区，与蒲蛰龙教授在广东四会大沙建立的示范区相呼应，在国内外产生了重大影响。培养了一批农业害虫生物防治的骨干，为农民增收和农业发展作出了贡献。同时，还参加完成了《天敌昆虫图册》和《水稻害虫天敌图说》的编写工作。
4、生物多样性研究与自然保护区建设
庞雄飞长期从事昆虫学与生态学的研究。半个世纪里，他进行昆虫标本采集和专项考察活动的足迹遍及全国各地的自然保护区。
庞雄飞致力于自然保护区的建设研究始于二十世纪末，从1988年起他带领研究生从事车八岭国家级自然保护区瓢虫科昆虫研究。1992年秋，应广东省林学会邀请，参加了专家考察团对南岭省级自然保护区进行考察。经过考察，专家团建议在原有乳阳八宝山﹑阳山秤架﹑大顶山﹑龙潭角和连州大东山等5个省级自然保护区建设的基础上，组建南岭国家级自然保护区。庞雄飞查阅了大量文献，通过对南方古生物群落进化史的研究和对南岭山地生物多样性调查研究，提出了“南岭和岭南是生物多样性的特丰产地”的科学论断，奠定了南岭自然保护区在华南生物多样性保护方面不可替代的重要地位。1993年底，南岭国家级自然保护区遂经国务院批准正式建立。1996年庞雄飞应邀主编《广东南岭国家级自然保护区生物多样性研究》一书，他多次深入粤北山区调查，3次登上广东最高峰——南岭海拔1902米的石坑崆，经过无数个日日夜夜的呕心沥血，终于在2003年出版。该著作受到各界的高度评价，并被美国国会图书馆收藏。除南岭国家自然保护区外，庞雄飞还为广东石门台等多个省级自然保护区的建设作除了重大的贡献。
5、作物免害工程和植物保护剂研究
1999年，庞雄飞根据昆虫与植物协同进化的原理，提出了作物免害工程和植物保护剂的新概念，即利用基因工程改变作物次生化合物组成，以达到驱避害虫的目的和利用异源植物次生化合物驱避害虫的新思路，并建立了植物保护剂的研究方法，开拓了植物保护研究的一个新的领域。 庞雄飞获得过多项国家、省部级科技奖。其中：
2001年，《中国经济昆虫志》获国家自然科学二等奖；
1978年，《利用赤眼蜂防治稻纵卷叶螟》获广东省科学奖；
1979年，《瓢虫科分类研究》获农业部技术改进一等奖；
1989年，《水稻害虫天敌图说》获国家教委科技进步二等奖；
1998年，《重要小蜂类群的分类学系统发育研究》获中国科学院自然科学二等奖。
1985年，《以生防为主的水稻害虫综合防治研究》获得国家科技进步三等奖；
1989年，“系统工程在害虫种群控制中应用的成果”获得了广东省系统工程优秀成果奖；
1995年，《害虫种群系统的控制》由广东优秀科技著作出版基金资助出版，并列入国家当代重要科技著作（农业领域）出版计划；
2001年，《害虫种群系统的控制》获广东省自然科学二等奖。 国家级有突出贡献中青年专家、全国先进科技工作者
