Von 1885 bis 1908 leitete Zahrtmann die Vorbereitungsklasse der 1882 von Laurits Tuxen und P.S. Krøyer gegründeten "Kunstnernes Frie Studieskoler" in Kopenhagen, später nach ihm kurz „Zahrtmanns Schule“ genannt. In bewusstem Gegensatz zur dänischen Kunstakademie gegründet, erhielten junge Maler hier eine alternative Ausbildung. 1917 starb Zahrtmann unverheiratet an den Folgen einer Blinddarmentzündung. Er wurde in einem Urnengrab auf dem Vestre Kirkegård (Kopenhagen) beigesetzt. Unter den von Zahrtmann erhaltenen Ehrungen sind u. a. Bronzemedaillen der Weltausstellungen in Paris 1889 und 1900 und die Ehrenbürgerschaft von Civita d’Antino 1902. Zu seinen Schülern gehören u. a. Fritz Syberg, Aage Bertelsen, Poul S. Christiansen, Johannes Larsen, Karl Isakson, Johannes Wilhjelm und Harald Giersing.