Si interessò precocemente alla fisica. Nel1883 il fenomeno dell'aurora boreale fu visibile inPaesi Bassi. Zeeman, a quel tempo studente delle scuole superiori aZierikzee, ne fece un disegno e una descrizione, che mandò al giornaleNature, dove venne pubblicato. L'editore ringraziò "le attente osservazioni del Professor Zeeman dal suo osservatorio di Zonnemaire", cosa certamente lusinghiera per uno studente di scuola superiore.
Finita la scuola, nel1883 andò aDelft per studiare ulteriormente le lingue classiche, a quel tempo un requisito fondamentale per chiunque volesse essere ammesso all'università. In quel periodo visse a casa del Dr. J.W. Lely, co-direttore delginnasio e fratello diCornelis Lely, il responsabile della progettazione e della realizzazione deilavori dello Zuiderzee. A Delft Zeeman conobbe ancheHeike Kamerlingh Onnes, che sarebbe poi diventato suo relatore di tesi.
Zeeman passò gli esami di ammissione all'università nel1885, e iniziò a studiare fisica all'Università di Leida, dove ebbe come professoriHeike Kamerlingh Onnes eHendrik Lorentz. nel1890, prima ancora di aver finito la sua tesi, divenne l'assistente di Lorentz. Questo gli permise di far parte di un programma di ricerca sull'effetto Kerr. Nel1893 presentò la sua tesi di dottorato appunto su un argomento correlato all'effetto Kerr (la riflessione dellaluce polarizzata su una superficiemagnetizzata). Una volta ottenuto il dottorato, andò per sei mesi all'IstitutoF. Kohlrausch diStrasburgo. Nel1895, tornato da Strasburgo, Zeeman divennePrivatdozent in matematica e fisica aLeida. Lo stesso anno si sposò con Johanna Elisabeth Lebret (1873–1962), da cui ebbe tre figlie e un figlio.
L'importanza della scoperta di Zeeman divenne presto evidente: si trattava della prima conferma delle predizioni di Lorentz sullapolarizzazione della luce emessa alla presenza di uncampo magnetico. Dalle osservazioni di Zeeman fu evidente che le particelle oscillanti (che secondo le teorie di Lorentz erano la sorgente dell'emissione luminosa) erano cariche negativamente, e che erano circa un migliaio di volte più leggere di un atomo diidrogeno. Questa conclusione venne raggiunta poco tempo prima della scoperta dell'elettrone da parte diThomson (che di fatto fornì un'evidenza sperimentale a quanto calcolato da Lorentz separatamente), e segnò un passo importante nella scoperta della struttura dell'atomo.
Einstein in visita a Pieter Zeeman ad Amsterdam, con il suo amicoEhrenfest. (1920 circa)
Grazie alla sua scoperta, a Zeeman venne offerta la carica di lettore adAmsterdam nel1897, e nel1900 venne promosso professore di fisica all'Università di Amsterdam. Nel1902 gli venne conferito ilPremio Nobel per la fisica per la scoperta dell'effetto Zeeman, insieme al suo primo mentore Lorentz. Cinque anni più tardi, nel1908, succedette aVan der Waals come professore ordinario e Direttore delPhysics Institute di Amsterdam. Questa nuova posizione gli permise di raffinare i suoi studi sull'effetto Zeeman. Per il resto della sua carriera continuò ad interessarsi ai fenomeni ottico-magnetici, ma studiò anche la propagazione della luce in mezzi in movimento, argomento diventato di interesse centrale nella fisica dopo la scoperta dellarelatività ristretta diAlbert Einstein. Più tardi nella sua carriera si interessò anche dispettrometria di massa.
Nel1923 venne costruito un nuovo laboratorio adAmsterdam, che dal1940 fu rinominatoZeeman Laboratory.
(EN) Albert van HeldenPieter Zeeman 1865 – 1943 In: K. van Berkel, A. van Helden and L. Palm ed., A History of Science in The Netherlands. Survey, Themes and Reference (Leiden: Brill, 1999) 606 - 608
