砷的化學成分是三氧化二砷。以砒霜治病，以毒攻毒，中醫有著悠久的傳統，西方也壹直在使用。北宋的《開寶本草》和明代李時珍的《本草綱目》都記載了砷的藥性。三氧化二砷在19世紀和30年代在西方也被用於治療白血病，但沒有被普遍接受。
1971，哈爾濱醫學院第壹附屬醫院藥師韓太雲下鄉就醫，發現東北林甸縣某公社衛生院的壹位民間中醫可以治愈癌癥，讓結直腸癌、肝癌、食道癌患者起死回生。具體方法是用砒霜、輕粉、蟾酥等中藥治療。後來省衛生廳派出了以張廷棟為首的調查組進行調查，張廷棟和韓泰雲從1972開始合作進壹步研究。他們首先分析了砒霜、輕粉、蟾酥的毒副作用，對這三種中藥進行了臨床對比，做了壹定的動物實驗和臨床觀察，確定了治療劑量，並對砒霜、輕粉、蟾酥進行了篩選，最終確認真正有效的成分是砒霜。
長期以來，張廷棟在國內沒有得到應有的認可，在國際學術界甚至默默無聞。北京大學教授饒毅認為，原因“可能與他的工作領域有關，也與他缺乏英文論文、國際視野和國際交流有關。”。不能完全排除他沒有充分意識到工作的重要性的可能性。”張廷棟對此表示贊同。他說:“我就是想通過這種中西醫結合的方法把這個病治好，想著壹定要拿出真東西來。"
張廷棟和屠呦呦壹樣，都是沒有博士學位、沒有留學經歷、沒有院士頭銜的“三無”教授。而由他開創的白血病砷治療，不僅給全世界白血病患者的治療帶來了福音，其進壹步研究也有望對其他癌癥的治療產生積極作用。
繼中國中醫科學院屠呦呦研究員以青蒿素療法治療瘧疾、張廷棟砒霜療法治療白血病、王學昌圓弧刃針法治療頸肩腰腿痛、王惡性腫瘤誘導分化療法、盛智勇燒傷病程規律與新療法、石的剪接結構與機理、的針刺鎮痛原理、吳的肝外科新理論與療法等打開諾獎閘門後，，被認為是中國大陸繼屠呦呦之後獲得諾貝爾生理學或醫學獎的希望。