Sử nhà Nguyễn là Đại Nam chính biên liệt truyện, có đoạn chép về Trương Quốc Dụng như sau:

"Quốc Dụng là người trầm tĩnh, dẫu làm quan (song) chưa từng rời quyển sách, mọi người đều suy tôn là học rộng…Tương truyền là nhà làm lịch bị thất truyền, (khi) Quốc Dụng làm quản lĩnh Khâm thiên giám, hàng ngày truyền dạy cho, đến nay mới nối được nghề học ấy. Quốc Dụng ngày thường có kiến văn được điều gì đều ghi chép cả, có tập "Thoái thực ký văn lục" truyền lại ở đời" [8].

Nhà nghiên cứu Nguyễn Đắc Xuân trong sách Đại học sĩ Trương Quốc Dụng cũng đã viết rằng:

"Trương Quốc Dụng là một nhà thiên văn học, một người thầy đào tạo ra những nhà thiên văn học cho xứ sở nữa đầu thế kỷ XIX. Với tư cách là một nhà thiên văn học có công truyền dạy, chấn hưng khoa làm lịch Việt Nam thời Nguyễn. Tên ông Trương Quốc Dụng còn đáng được ghi vào danh sách các nhà thiên văn học Việt Nam. Và cũng có thể tôn vinh ông là một trong các vị hậu tổ của khoa làm lịch Việt Nam[9].

Ngoài ra, ông còn được người đời đánh giá là "vị quan có tài cao, đức trọng, học rộng, biết nhiều, công chính thanh liêm, tính tình ngay thẳng, không ưa nịnh bợ, chạy chọt" [10].

Tưởng nhớ công lao và sự hy sinh của Trương Quốc Dụng và Văn Đức Khuê, năm 1877, dân làng La Khê (nơi hai ông hy sinh) đã lập đền thờ hai ông (có tên là đền Quan Đại). Trong đền có bức hoành phi "Công nhược Thái Sơn" (công lao như núi Thái Sơn) và nhiều đôi câu đối, trong đó có câu:

Hồng Lĩnh giáng thần, nho tướng khoa danh song tuyệt lĩnh;Tiên Thành hợp miếu, trung thần tâm sự các thiên thu.Nghĩa là:Hồng Lĩnh giáng thần, nho tướng khoa danh hai đỉnh vút;Tiên Thành hợp miếu, trung thần lòng sáng mãi nghìn thu [11].

Ngày 31 tháng 7 năm 2009, khu lăng mộ và đền thờ Trương Quốc Dụng ở xã Thạch Khê (Thạch Hà, Hà Tĩnh) đã được công nhận di tích lịch sử văn hóa cấp quốc gia [12].

Theo tài liệu, Trương Quốc Dụng đuoc thờ ở Miếu Trung Liệt ở Hà Nội và Đền Trung Nghĩa ở Huế

Trương Quốc Dụng cũng được hậu thế tôn vinh tại di tích nhà thờ họ Trương Việt Nam thuộc thị trấn Thiên Tôn, huyện Hoa Lư, Ninh Bình. Đền Trương là nơi thờ những người họ Trương đã khuất tại ban thờ công đồng,[13] trong hậu cung có tượng thờ Ngọc Hoàng Thượng đế (Trương Hữu Nhân) và 14 danh nhân họ Trương tiêu biểu nhất thời phong kiến ở 3 miền Việt Nam gồm: Ban văn thờ Thái phó Trương Hán Siêu, Trạng nguyên Trương Hanh, Trạng nguyên Trương Xán, Thượng thư Trương Công Giai, Thái sư Trương Đăng Quế, Đông các học sĩ Trương Quốc Dụng, Thượng thư Trương Công Hy. Ban võ thờ Tướng Trương Hống, Tướng Trương Hát, Tướng Trương Nữu, Tăng lục võ sư Trương Ma Ni, Tướng Trương Chiến, Đại tướng quân Trương Minh Giảng và Anh hùng Trương Công Định.

Tên ông cũng được đặt cho một con đường ở Quận Phú Nhuận Thành phố Hồ Chí Minh, tuy nhiên bị ghi sai thành Trương Quốc Dung[14]. Ông được đặt tên đường phố tại Thành phố Đà Nẵn (phường Nại Hiên), tên đường phố tại thị trấn huyện Thach Hà Hà Tĩnh và Thành phố Hà Tĩnh.