Cоветский физик, академик (с 1958 г.). Родился в Минске. В 1931 г. начал работать в Ленинградском физико-техническом институте, затем в институте химической физики АН СССР. С 1964 г. работает в институте прикладной математики АН СССР, профессор Московского университета (с 1966 г.).
Научные работы посвящены химической физике, теории горения, физике ударных волн и детонации, физической химии, физике ядра и элементарных частиц, астрофизике и космологии. Является одним из основателей макроскопической кинетики. В теории горения нашел количественную связь между скоростью распространения пламени и кинетикой химических реакций в нем, решил такие важные задачи, как поджигание смеси накаленной поверхностью, определение фронта распространения пламени и др. Удачно применил в теории горения современные методы машинной математики. Создал физические основы внутренней баллистики ракетных пороховых двигателей. В теории детонации обосновал гипотезу Чепмена-Жуге, впервые объяснил явление предела детонации, решил задачу удара с большой скоростью по поверхности среды и др.
В 1939-1940 гг. совместно с Ю. Б. Харитоном заложил основы физики реакторов и ядерной энергетики: дал расчет ядерного цепного процесса в уране, исследовал эффект ухода нейтронов за порог деления из- за рассеяния, развил теорию гомогенного реактора на тепловых нейтронах и теорию резонансного поглощения нейтронов ядрами урана-238, рассмотрел кинетику реактора и указал на принципиальную роль запаздывающих нейтронов для регулирования работы реактора. Будучи одним из ближайших сотрудников И. В. Курчатова, принимал непосредственное участие в решении проблемы использования ядерной энергии и других крупных научно-технических задач.
В области ядерной физики и физики элементарных частиц Зельдович предсказал мюонный катализ (1953 г.), разработав его теорию, возможность существования ядер с большим избытком нейтронов (Не8), ввел понятия барионного и лептонного зарядов и сформулировал законы сохранения числа барионов и лептонов (1952-1953 гг.), предсказал бета-распад заряженных пионов (1954 г.) и явление сохранения векторного тока (1955 г.). Указал на существование новых электромагнитных характеристик частиц, возникающих при нарушении четности, и впервые (1960 г.) обратил внимание на существование зарядового форм- фактора нейтрино. В 1958 г. Зельдович предложил метод обнаружения короткоживущих частиц путем измерения распределения числа событий по эффективной массе продуктов распада, явившийся одним из основных при поиске и изучении резонансов.
С начала 60-х годов интересы Зельдовича сосредоточились преимущественно в области астрофизики и космологии. Им была разработана теория строения сверхмассивных тел с массой от сотен тысяч до миллиардов масс Солнца, возможная модель квазаров и ядер галактик, дана полная качественная картина последних этапов эволюции обычных звезд различной массы, исследованы свойства «черных дыр» и процессы, которые могут помочь открыть их существование. Фундаментальные результаты получил Зельдович в теории процессов в «горячей» Вселенной: построил теорию взаимодействия горячей плазмы расширяющейся Вселенной и излучения, рассмотрел процессы искажения спектра реликтового излучения и возникновения мелкомасштабных флуктуаций интенсивности излучения, развил теорию роста возмущений в «горячей» Вселенной, исследовал последнюю стадию формирования галактик. Создал новую отрасль астрофизики - релятивистскую астрофизику.
Создал школы физиков в области теории горения, детонации и ударных воль, физики элементарных частиц и астрофизики. Трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и четырех Государственных премий СССР.