Han tjenestegjorde en periode i den østerrikske hæren og jobbet i perioden 1783–86 som lærer ved huset til den saksiske ambassadøren Hans Moritz von Brühl i London. I 1786 ble han utnevnt av Ernst II Ludwig av Sachsen-Gotha-Altenburg til direktør for det nye observatoriet på Seeberg-høyden ved Gotha som stod ferdig i 1791. Ved utgangen av det 18. århundre organiserte han en gruppe på 24 astronomer for å forberede et systematisk søk etter «den savnede planeten» som var forutsagt av Titius–Bodes lov at skulle befinne seg mellom banene til Mars og Jupiter. Ved en tilfeldighet ble Ceres oppdaget akkurat da letingen var kommet i gang. Fra 1806 fulgte Zach hertugens enke på hennes reiser i det sørlige Europa. Han døde i Paris i 1832.