Han var sjef for Distriktskommando Trøndelag 1963–64, stabssjef i Forsvarsstaben 1964–1967, øverstkommanderende i Nord-Norge 1967-1971, og ble utnevnt til generalløytnant i 1970. Zeiner Gundersen ble utnevnt til full general i 1972 og var forsvarssjef fra 1972 til 1977. Fra 1977 til 1980 var han formann for NATOs militærkomité.