Велики учени

Научните изследвания са свързани с няколко области на органичната химия - химия на алицикличните съединения, химия на хетероциклите, органична катализа, химия на протеини и аминокиселини. Отначало той изследва изомерията на тиофенови производни и получава (1887) редица негови хомолози. Изследвайки стереоизомерията на наситени алифатни дикарбоксилни киселини, той открива (1891) методи за получаване на циклични пет- и шестчленни кетони от тях, от които на свой ред получава (1895-1900) голям брой хомолози на циклопентан и циклохексан.
Синтезира (1901-1907) множество въглеводороди, съдържащи от 3 до 9 въглеродни атома в пръстена, които послужиха като основа за изкуствено моделиране на нефт и нефтени фракции. Той постави началото на редица направления, свързани с изучаването на взаимните трансформации на въглеводородите.
Той открива (1910) явлението катализа на дехидрогениране, което се състои в изключително селективно действие на платина и паладий върху циклохексан и ароматни въглеводороди и в идеалната обратимост на реакциите на хидрогениране и дехидрогениране само вв зависимост от температурата.
Заедно с инженер А. Кумант създава (1916) противогаз. По-нататъшната работа върху катализа на дехидрогениране-хидрогениране го доведе до откриването (1911) на необратима катализа. Занимавайки се с проблемите на нефтохимията, той извършва многобройни работи по бензинизирането на нефтени остатъци чрез крекинг (1920-1922), върху "кетонизирането на нафтени". Получава (1924) алициклични кетони чрез каталитично ацилиране на петролни циклани. Провежда (1931-1937) процесите на каталитична и пирогенна ароматизация на масла.
Заедно с Н. С. Козлов за първи път в СССР започва (1932 г.) работа по производството на хлоропренов каучук. Той синтезира труднодостъпни нафтенови алкохоли и киселини. Разработва (1936) методи за десулфуризация на високосерни масла. Той е един от основателите на теорията за органичната катализа. Той изложи идеи за деформацията на молекулите на реагентите в процеса на адсорбция върху твърди катализатори.
Заедно със своите ученици той открива реакциите на селективна каталитична хидрогенолиза на циклопентанови въглеводороди (1934), деструктивно хидрогениране, множество реакции на изомеризация (1925-1939), включително взаимни трансформации на цикли в посока на тяхното свиване и разширяване.
Той експериментално доказва образуването на метиленови радикали като междинни продукти в процесите на органична катализа.
Той има значителен принос за решаването на проблема за произхода на петрола. Той беше привърженик на теорията за органичния произход на нефта.
Той също така провежда изследвания в областта на химията на аминокиселините и протеините. Той открива (1906) реакцията на получаване на алфа-аминокиселини от алдехиди или кетони чрез действието на смес от калиев цианид с амониев хлорид и последваща хидролиза на получения алфа-аминонитрили. Синтезира редица аминокиселини и хидроксиаминокиселини.
Разработва методи за получаване на естери на аминокиселини от техните смеси, образувани при хидролизата на протеинови тела, както и методи за разделяне на реакционните продукти. Той създава голяма школа от органични химици, която включва Л. Н. Несмеянов, Б. А. Казански, А. А. Баландин, Н. И. Шуйкин, А. Ф. Плате и др.
Един от организаторите на Всесъюзното химическо дружество. Д. И. Менделеев и негов почетен член (от 1941 г.). Герой на социалистическия труд (1945).
Награда за тях. В. И. Ленин (1934), Държавни награди на СССР (1942, 1946, 1948). Името на Зелински е дадено (1953) на Института по органична химия на Академията на науките на СССР.