У 1930—1933 роках брала участь в експедиціях по вивченню флори Середньої Азії. Вела дослідницьку роботу в галузі вивчення морфології, цитології та біології дикорослих рослин, насамперед тюльпанів. Авторка понад 50 наукових робіт, в 1960 році захистила докторську дисертацію на тему «Тюльпани. Морфологія, цитологія і біологія», результати якої увійшли в монографію «Тюльпани. Морфологія, цитологія і біологія», опубліковану в 1962 році й перекладену в 1982 році на англійську мову.
У 1950-1960-х роках Зінаїда Петрівна активно працювала з відбору найбільш декоративних природних форм тюльпанів і над створенням міжвидових гібридів і гібридів за участю садових тюльпанів. Унікальні сорти 'Люба Шевцова' (клас 12) і 'Материнська Слава' (клас 13) були отримані шляхом відбору з цибулин, зібраних в місцях природного проживання. Сорт Схід Сонця (ще відомий як 'Sunrise', клас 12)[4], був отриманий шляхом внутрішньовидової гібридизації. Широку популярність, а також золоту, срібну і бронзову медалі ВДНГ отримали ряд гібридних сортів селекції Бочанцевої, серед них: