منح الدكتور زويل عشرات الجوائز العلمية المرموقة، أبرزها جائزة نوبل منفرداً للكيمياء في العام 1999 لإنجازاته الرائدة في رصد حركة الجزيئات عند نشوئها والتحامها ببعضها البعض، والوحدة الزمنية التي تلتقط فيها الصورة وهي (فيمتوثانية) جزء من المليون من البليون جزء من الثانية.