Великі вчені

Наукові дослідження відносяться до кількох областей органічної хімії – хімії аліциклічних сполук, хімії гетероциклів, органічного каталізу, хімії білка та амінокислот. Спочатку займався дослідженням ізомерії похідних тіофену і отримав (1887) ряд його гомологів. Досліджуючи стереоізомерію граничних аліфатичних дикарбонових кислот, знайшов (1891) способи отримання з них циклічних п'яти- і шестичленних кетонів, з яких у свою чергу отримав (1895-1900 рр.) велика кількість гомологів циклопентану і циклогексану.
Синтезував (1901-1907 рр.) численні вуглеводні, що містять від 3 до 9 атомів вуглецю в кільці, що стало основою штучного моделювання нафти та нафтових фракцій. Започаткував ряд напрямів, пов'язаних з вивченням взаємних перетворень вуглеводнів.
Відкрив (1910 р.) явище дегідрогенізаційного каталізу, що полягає у виключно вибірковій дії платини та паладію на циклогексанові та ароматичні вуглеводні та в ідеальній оборотності реакцій гідро- та дегідрогізації тільки узалежно від температури.
Спільно з інженером А. Кумантом створив (1916) протигаз. Подальші роботи з дегидрогенизационно-гидрогенизационному каталізу сприяли його відкриттю (1911 р.) незворотного каталізу. Займаючись питаннями хімії нафти, виконав численні роботи з бензинізації нафтових залишків у вигляді крекінгу (1920-1922 рр.), з "кетонізації нафтенів". Отримав (1924) аліциклічні кетони каталітичним ацилюванням нафтових цикланів. Здійснив (1931-1937 рр.) процеси каталітичної та пірогенетичної ароматизації нафтою.
Спільно з М. С. Козловим вперше у СРСР почав (1932 р.) роботи з одержання хлоропренового каучуку. Синтезував важкодоступні нафтенові алкоголі та кислоти. Розробив (1936 р.) методи знесірювання високосірчистих олій. Є одним із основоположників вчення про органічний каталіз. Висунув ідеї щодо деформації молекул реагентів у процесі адсорбції на твердих каталізаторах.
Спільно зі своїми учнями відкрив реакції селективного каталітичного гідрогенолізу циклопентанових вуглеводнів (1934 р.), деструктивного гідрування, численні реакції ізомеризації (1925-1939 рр.), у тому числі взаємні перетворення циклів у напрямку, як їх звуження, так і їх звуження.
Експериментально довів утворення метиленових радикалів як проміжні сполуки в процесах органічного каталізу.
Зробив суттєвий внесок у вирішення проблеми походження нафти. Був прихильником теорії органічного походження нафти.
Проводив також дослідження в галузі хімії амінокислот та білка. Відкрив (1906 р.) реакцію отримання aльфа-амінокислот з альдегідів або кетонів дією суміші ціаністого калію з хлористим амонієм і подальшим гідролізом утворюються aльфа-амінонітрилів. Синтезував ряд амінокислот та оксиамінокислот.
Розробив методи одержання ефірів амінокислот з їх сумішей, що утворюються при гідролізі білкових тіл, а також способи розподілу продуктів реакції. Створив велику школу хіміків-органіків, до якої увійшли Л. Н. Несмеянов, Б. А. Казанський, А. А. Баландін, Н. І. Шуйкін, А. Ф. Плате та ін.
Один із організаторів Всесоюзного хімічного товариства ім. Д. І. Менделєєва та її почесний член (з 1941 р.). Герой Соціалістичної Праці (1945 р.).
Премія ім. Ст І. Леніна (1934 р.), Державні премії СРСР (1942, 1946, 1948 рр.). Ім'я Зелінського надано (1953 р.) Інституту органічної хімії АН СРСР.