A kedden elhunyt tudós fő kutatási területe az elméleti részecskefizika, a kvantumtérelmélet és a nem-kommutatív tér volt. Munkáiban az axiomatikus kvantumtérelméleteket, az úgynevezett nem-abeli mértékelméleteket vizsgálta. Foglalkozott a mértékelméletek topologikusan stabil megoldásainak meghatározásával, illetve tanulmányozásával is. 

Munkássága jelentős volt a húr- és szuperhúrelméletek osztályozása, illetve az alacsonydimenziós kvantumtér-elméleti modellek felállítása és tanulmányozása területén. Doktori iskolai vezetőként sokat tett az új fizikusgeneráció képzésében. Pályája alatt közel száz tudományos közlemény szerzője vagy társszerzője volt, munkáit elsősorban magyar és angol nyelven adta közre. 

Horváth Zalán 1967-ben szerzett fizikusdiplomát, 1970-ben védte meg doktori disszertációját. 1971-ben csatlakozott az Eötvös Loránd Tudományegyetem és a Magyar Tudományos Akadémia közös elméleti fizikai tanszéki kutatócsoportjához. 1992-ben egyetemi tanár lett, tanszékvezető tanárként dolgozott. 

1997-ben a Magyar Tudományos Akadémia közgyűlésének doktori képviselőjévé, majd 1998-ban az akadémia levelező, 2004-ben pedig rendes tagjává választották. 1999-től a Fizikai Tudományok Osztálya elnökhelyettese, 2002 és 2008 között elnöke volt. Horváth Zalán a Magyar CERN Bizottság tudományos tanácsának elnökeként is dolgozott. 

Több külföldi intézményben volt vendégkutató, tevékenykedett a Dublini Elméleti Fizikai Intézetben, a Müncheni Egyetemen, a Durhami Egyetemen, valamint a Tours-i Egyetemen is. A tudós temetéséről később intézkednek.