Etter å ha blitt tildelt sin doktorgrad i biokjemi ved Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), ble Zapata medlem av forskningssenteret for genmodifisering og bioteknologi (nå kjent som Institutt for bioteknologi) ved samme universitet. Zapata foretok flere studier angående molekylærbiologi og bioteknologi og han ble en av de viktigste forskerne som arbeidet med utviklingen av nye teknikker for bruk og karakterisering av genetisk materiale i celler. Bolívar Zapata har vært medlem av flere fagkomiteer i regi av internasjonale organisasjoner som f.eks. UNESCO og WHO, og han har gjennom sin lange karriere publisert over hundre artikler og bøker om forskjellige kjemiske emner.