Condusse una vasta ricerca sui cambiamenti fisiologici degli animali e degli esseri umani in condizioni ad alta quota. Molti dei suoi studi sul campo fisiologico sono stati condotti a Capanna Regina Margherita, una stazione di ricerca all'apice del Monte Rosa, Italia. Nel 1902 con il suo assistente Hermann von Schrötter e i meteorologi Arthur Berson e Reinhard Süring, fece due ascensioni con un pallone aerostatico ad alta quota in cui raggiunsero un'altitudine di 5000 metri. Nel 1910 Zuntz partecipò a una spedizione scientifica a Pico de Teide nelle Isole Canarie con Schrötter e con i fisiologi Arnold Durig (1872-1961) e Joseph Barcroft (1872-1947).