[2]: 301 Permanecieron en Kazán hasta el verano de 1943, cuando Zeldovich se trasladó a Moscú.
[2]: 301 [6]: 2–5 En 1936 defendió su tesis sobre la adsorción y la catálisis en superficies heterogéneas, para ser candidato de la Ciencia (equivalente a PhD ).
En 1939 recibió el grado de Doctor en Ciencias (Física y Matemáticas), por su tesis sobre la oxidación del nitrógeno.
[7]: 198–199 Poco después del descubrimiento de la fisión nuclear (por el químico alemán Otto Hahn en 1939) los físicos rusos habían comenzado a investigar el alcance de la física de la fisión nuclear, y emprendieron seminarios sobre ese tema; Igor Kurchatov y Yulii Khariton se dedicaron a ello en 1940.
[5] Junto con Isaak Gurevich, Isaak Pomeranchuk y Khariton, Zeldovich preparó un informe científico sobre la viabilidad de la liberación de energía mediante fusión nuclear desencadenada por una explosión atómica, y lo presentó a Igor Kurchatov.
Predijo, con Rashid Siunyáiev, que el fondo cósmico de microondas deben ser sometidos a dispersión Compton inversa .
Ígor Kurchátov lo llamó "genio" y Andréi Sájarov, dijo de él "un hombre con interés científico universal".
Stephen W. Hawking dijo una vez a Zeldóvich: "antes de conocerlo, creía que usted era un "autor colectivo", como Bourbaki".