بعد از اخذ مدرک لیسانس حسین زمردیان دو سال تا ۱۳۳۹ تصدی بخش گرانی‌سنجی را در مؤسسه تازه تأسیس ژئوفیزیک دانشگاه تهران بر عهده گرفت.پس از اخذ مدرک فوق لیسانس از دانشگاه فنی مونیخ از سال ۱۳۴۳ تا ۱۳۴۶ به عنوان دستیار پژوهشی در مؤسسه تحقیقات ژئودزی آلمان وابسته به آکادمی علوم استان باواریا (بایرن) مشغول به کار شد. در طول این سال‌ها اندازه‌گیری گرانی‌سنجی بخش عمده‌ای از شبکه‌های جنوب آلمان را به اتمام رسانده و عملیات محاسبه و پردازش این اندازه‌گیری‌ها را به انجام رساند. پس از بازگشت به ایران از سال ۱۳۴۷ در سمت استادیار و از سال ۱۳۵۱ در سمت دانشیار در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران مشغول به کار گشت. در سمت استادیار از سال ۱۳۴۷ تا ۱۳۵۱ وی بخش تحقیقات مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران را پایه‌گذاری نمود. در این بخش برنامه کلی برای ایجاد شبکه‌های گرانی‌سنجی کشور انجام شد و اندازه‌گیری‌های شبکه گرانی‌سنجی درجه اول ایران تکامل یافت. در طول سال‌های ۱۳۵۱ تا ۱۳۶۶ ضمن اداره بخش گرانی‌سنجی مؤسسه ژئوفیزیک اندازه‌گیری شبکه درجه دوم گرانی‌سنجی ایران را آغاز کرده و بخش اول آن در استان آذربایجان را به اتمام رساند. ضمناً خط همسنجی گرانی‌سنجی کشور (Iranian National Gravity Calibration Line) برای اولین بار از شیراز تا چالوس و با کمک سازمان نقشه‌برداری کشور ادامه این خط از جنوب تا بندرعباس و از شمال تا آستارا با ۸۹ ایستگاه گرانی‌سنجی در این دوره از فعالیت‌های علمی ایشان، پایه‌گذاری و انجام شد. وی در سال ۱۳۵۶ خورشیدی دانشکده علوم و فنون فضایی دانشگاه علوم و فنون را راه‌اندازی کرد و تا سال ۱۳۵۸ ریاست این دانشکده را عهده‌دار بود. این دانشکده شامل گروه‌های هواشناسی، سنجش از دور، زمین‌شناسی سیارات و هواشناسی راداری بود و عملاً شروع استفاده از علوم فضایی کاربردی در کشور را ممکن ساخت. او در سال ۱۳۶۶ به مقام استادی دانشگاه تهران نائل شد. در طول سال‌های ۱۳۶۶ تا ۱۳۸۲ در برنامه‌ریزی و ایجاد دوره کارشناسی ارشد ژئوفیزیک در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران و آموزش و راهنمایی دانشجویان این مقطع همکاری بسزایی داشته‌است. از سال ۱۳۶۵ تا ۱۳۷۱ حسین زمردیان ریاست کمیته ملی اقیانوس‌شناسی وابسته به کمیسیون ملی یونسکو را عهده‌دار بود. در این مدت با همکاری مسئولان کمیسیون ملی یونسکو در هماهنگی مسائل اقیانوس‌شناسی کشور، ایجاد سمینارها و همایش‌های مربوط فعالیت داشت. در سال ۱۳۷۱ با حکم وزیر وقت فرهنگ و آموزش عالی به سمت ریاست دانشگاه هرمزگان منصوب گردید و عملاً این دانشگاه را ایجاد نمود. این دانشگاه که در جهت جذب دانشجویان بومی برنامه‌ریزی شده بود در پایان ریاست وی در سال ۱۳۷۴ در رشته‌های فیزیک، شیمی، ریاضی، ادبیات فارسی، مهندسی صنایع و مهندسی مکانیک فعالیت داشت. همچنین در سال ۱۳۷۱ مأموریت ایجاد مرکز ملی اقیانوس‌شناسی ایران (هم‌اکنون بنام پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی و علوم جوی) از طرف وزارت فرهنگ و آموزش عالی بر عهده حسین زمردیان گذاشته شد. برای اولین بار این مرکز با هدف «پژوهش در تمام زمینه‌های علوم و فنون دریایی، برنامه‌ریزی برای استفاده بهتر از منابع دریایی، کمک و مشورت دادن به مسئولان کشور در زمینه سیاست‌گذاری دریایی در چهارچوب برنامه‌های دولت، ارتقاء سطح دانش، پژوهش و فناوری دریایی کشور» پایه‌گذاری شد. در طول فعالیت دکتر زمردیان در این مرکز تا سال ۱۳۸۱ پنج گروه پژوهشی (۱-گرده علوم زیستی دریا، ۲-گروه علوم غیر زیستی دریا، ۳-گروه داده‌های اقیانوسی، ۴-گروه مهندسی و تکنولوژی دریا، ۵-گروه تحقیقات ویزه) فعالیت خود را آغاز نمودند. ضمناً در این مدت ۹ طرح پژوهشی در سطح ملی از جمله: طرح ایجاد ایستگاه دریافت اطلاعات ماهواره‌ای، طرح مدیریت سواحل با استفاده از تکنیکهای مطالعات جغرافیایی، طرح بررسی آلودگی نفتی خلیج فارس و اثر آن بر روی آبزیان، طرح مطالعه بالا آمدن آب دریای خزر، طرح توسعه آموزشهای دریایی در دانشگاه‌های کشور برنامه‌ریزی و اجرا شدند. از اردیبهشت ۱۳۸۲ تا دی‌ماه ۱۳۸۵ حسین زمردیان با همکاری اساتید ارزنده و متخصصان، گروه ژئوفیزیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران را در سطوح کارشناسی ارشد و دکترا راه‌اندازی نمودو کوشش نمود تا این گروه از کیفیت خوب و همسان با دانشگاه‌های دولتی برخوردار باشد. وی بیش از پنجاه سال عضو هیئت علمی دانشگاه تهران بود.