Zewail won in 1999 de Nobelprijs voor Scheikunde. Hij kreeg de prijs voor zijn studies naar de chemische overgangsfases en reacties via ultrasnelle spectroscopie. Daarmee toonde hij aan dat met behulp van een snelle lasertechniek het mogelijk is te zien hoe atomen in een molecuul bewegen tijdens een chemische reactie. Zewails techniek wordt ook wel ‘femtochemie’ genoemd.

Zewail was zeventig jaar oud en leed aan kanker. De precieze doodsoorzaak is echter niet bekend. Sinds 2009 was hij tevens adviseur van president Barack Obama op het gebied van wetenschap en technologie. Hij werkte aan het Technologisch Instituut van Californië.