Zeilinger arbeidet ved Atominstitut og hadde opphold ved Massachusetts Institute of Technology i USA. Deretter arbeidet Zeilinger ved Det tekniske universitetet i Wien og ble i 1988 professor ved Det tekniske universitetet i München. I 1990 ble han professor ved Universitetet i Innsbruck. Siden 1999 har Zeilinger arbeidet ved Universitetet i Wien.