Područja istraživanja u kojima je profesor Maksić ostvario značajne rezultate obuhvaćaju molekularnu fiziku, teorijsku i računalnu kemiju. Bavio se modeliranjem hibridizacije u molekulama, problemom elektronske korelacije u kvantnoj kemiji, prirodom kemijske veze, kemijom kiselina i baza, dizajnom novih molekula ciljanih svojstava, što su samo neke od tema u središtu njegovog interesa. Dugačka lista publikacija profesora Maksića u istaknutim svjetskim časopisima svjedoči o znanstvenoj izvrsnosti te predanom i kontinuiranom radu. Za takvu predanost potrebna je istinska strast i znanstvena znatiželja, koje ga nisu napuštale do posljednjih dana života.

Na Institutu Ruđer Bošković zaposlio se 1962. godine, nakon diplome iz teorijske fizike na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. Doktorirao je 1968. pod vodstvom Milana Randića, baveći se problemom hibridizacije u organskim molekulama s velikom kutnom napetošću. Nakon par godina odlazi na poslijedoktorsko usavršavanje na Sveučilište Tennessee u Knoxwilleu, kod Johna Bloora, a 1972.-73. provodi na Sveučilištu Texas u Austinu, radeći s Michaelom J. S. Dewarom. Nakon povratka u Hrvatsku, 1973. postaje znanstveni suradnik na IRB-u, te 1975. naslovni docent na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu.

Sve do umirovljenja, 2004. godine, radio je na obje institucije, uspješno spajajući izrazito produktivan znanstveni rad s dužnostima i obvezama profesora na dodiplomskom i poslijediplomskom studiju. Osnovao je Grupu za kvantnu organsku kemiju na Zavodu za organsku kemiju i biokemiju IRB-a. Nakon odlaska u mirovinu, nastavio je s jednakim žarom svoj znanstveno-istraživački rad, o čemu svjedoči nesmanjena dinamika objavljivanja radova. 2005. godine izabran je u zaslužnog znanstvenika IRB-a.

Dobitnik je više važnih nagrada i priznanja: Nagrada grada Zagreba za izvanredna dostignuća u znanosti za 1976. godinu, Republička nagrada 'Ruđer Bošković' za znanstveni rad iz 1987., Medalja Kemijskog odsjeka PMF-a za 2005., Državna nagrada za životno djelo u području prirodnih znanosti za 2008., plaketa „za njegov pionirski doprinos u razumijevanju kemijske veze“ u povodu uglednog Charles A. Coulson predavanja koje je održao u Athensu na Sveučilištu Georgia 2008. godine.

Kao dobitnik prestižne Alexander von Humboldt stipendije period od 1979. do 1981. proveo je kao gostujući profesor na Institutu za organsku kemiju Sveučilišta u Heidelbergu. Radio je kao gostujući profesor i znanstvenik na sveučilištu u Muensteru, u Madridu na sveučilištu Cantoblanco, te održao pozvana predavanja na mnogim drugim sveučilištima i institutima po cijeloj Europi, i šire. Profesor Maksić bio je predsjednik Hrvatskog kemijskog društva (1988.–1990.), predstojnik Odjela kemije na IRB-u (1995.–1997.), zamjenik direktora IRB-a (1997.–1999.) i član Upravnog vijeća IRB-a u dva mandata.

Bio je promotor počasnog doktorata honoris causa za dvostrukog dobitnika Nobelove nagrade Linusa Paulinga 1988. godine na Sveučilištu u Zagrebu. U bitna dostignuća profesora Maksića svakako spada i njegov „Apel za mir u Bosni i Hercegovini i stabilnost na Balkanu“, napisan u svibnju 1992. i potpisan od strane 84 nobelovca. Među njima su Abdus Salam kao prvi potpisnik, Vladimir Prelog, Linus Pauling s kojim je profesora Maksića vezalo dugogodišnje kolegijalno prijateljstvo, i mnogi drugi.

Tijekom svoje impresivne 48-godišnje znanstvene karijere, profesor Maksić je objavio više od 250 izvornih znanstvenih članaka, 23 revijska članka i poglavlja u monografijama, koji su citirani preko 3500 puta. Napisao je dvije knjige: Kvantna kemija (Liber, Zagreb, 1976.) i Simetrija u kemiji (Školska knjiga, Zagreb, 1979., u koautorstvu s N. Trinajstićem i L. Klasincom).

Svoj entuzijazam, kreativnost, ustrajnost u radu i znanstvenu izvrsnost nastojao je prenijeti na studente i svoje mlađe suradnike, što je rezultiralo velikim brojem uspješno obranjenih diplomskih, magistarskih i doktorskih radova.

Organizirao je međunarodne znanstvene konferencije u Hrvatskoj i šire, bio član uredništva u cijenjenim znanstvenim časopisima, te uređivao serije knjiga: Modelling of Structure and Properties of Molecules iz 1987. godine, Theoretical Models of Chemical Bonding (4 volumena, objavljeno 1990.-91.), i skupa s P. Politzerom seriju Theoretical and Computational Chemistry (16 volumena) od 1994. godine do danas.

"Obično se kaže da znanost nema domovine jer je univerzalna i zajedničko je dobro čitavog čovječanstva. No znanstvenici imaju svoju domovinu! Zato nas ovo najviše priznanje u ime Republike Hrvatske, koje smo danas primili, ispunjava osjećajima ponosa i sreće" – iz govora profesora Zvonimira Maksić kao zajednička zahvala svih laureata na svečanosti dodjele Državnih nagrada za znanost održanoj 2009. godina kad je primio Državnu nagradu za životno djelo.