Su trabajo de investigación y desarrollo tecnológico es pionero a nivel mundial en el área de la biología molecular y la biotecnología, en particular en el aislamiento, caracterización y manipulación de genes en microorganismos.

Bolívar Zapata fue miembro de un grupo de investigadores que en San Francisco, EUA, lograron por primera vez en 1977 a nivel mundial, la producción por técnicas de ingeniería genética de proteínas humanas en bacterias. Además, su trabajo en el área de la ingeniería de vías metabólicas en microorganismos es también pionero en el propósito de la modificación genética y de la fisiología bacteriana, para el diseño y la optimización de microorganismos productores de metabolitos y proteínas de interés médico y comercial.

Tiene más de 250 publicaciones en revistas y libros, las cuales han sido citadas más de 12,000 veces en la literatura mundial, incluyendo aquí más de 650 citas en 210 libros de texto y especializados. Como profesor y tutor ha impartido clases en diferentes programas docentes y ha dirigido más de 50 tesis, siendo la mayor parte de posgrado; muchos de sus alumnos son actualmente profesores-investigadores y técnicos en la UNAM y otras instituciones nacionales e internacionales, incluyendo la industria. Cuenta con más de 200 contribuciones en congresos y talleres y ha dictado más de 150 seminarios y conferencias docentes y de divulgación. Ha escrito y editado libros de divulgación y opinión, incluyendo cinco tomos de su obra científica y de divulgación, como miembro de El Colegio Nacional.

Como presidente de la AMC y a invitación de la Presidencia de la República, participó conjuntamente con el CONACyT y el Consejo Consultivo de Ciencias de la Presidencia de la República (CCC), en la elaboración y el consenso de la Iniciativa de Ley para el Fomento de la Investigación Científica y Tecnológica la cual fue aprobada de manera unánime por el Congreso de la Unión en 1999, y en la Iniciativa para la Creación de la Comisión Intersecretarial de Bioseguridad y Organismos Genéticamente Modificados, la cual fue creada por acuerdo Presidencial en 1999. También como presidente de la AMC, como Coordinador de la Investigación Científica, como director, como investigador de la UNAM y miembro de la AMC, ha realizado numerosas intervenciones ante el Congreso de la Unión y ante la Presidencia de la República, en defensa y promoción de la ciencia, de la tecnología, de la universidad y de la biotecnología.

Por su trabajo ha recibido varias distinciones y 12 premios, entre los que destacan: En 1980, el Premio Nacional de Química otorgado por el Gobierno Federal. En 1982, el Premio de Investigación en Ciencias Naturales, que otorga la AMC. En 1988, el Premio Manuel Noriega en Ciencia y Tecnología, que otorga la Organización de Estados Americanos. En 1990, el Premio Universidad Nacional. En 1991, el Premio Príncipe de Asturias en Investigación Científica y Técnica, que otorga en España la Fundación Príncipe de Asturias. En 1992, el Premio Nacional de Ciencias y Artes en el campo de Ciencias Físico-Matemáticas y Naturales, que otorga el Gobierno de la República. En 1997, el Premio TWAS en el área de la Biología que otorga la Third Worid Academy of Sciences; y en 1998, el Premio Luis Elizondo, que otorga el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. La Universidad de Lieja, Bélgica, le otorgó el doctorado Honoris causa y ha recibido distinciones y reconocimientos de las Universidades Autónomas de Coahuila, Nuevo León, Morelos y Benemérita de Puebla. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (nivel III) desde 1984, del CCC desde 1992 y de El Colegio Nacional, desde 1994. Fue miembro de la Junta Directiva de la Universidad Autónoma Metropolitana, es miembro desde 1997, de la Junta de Gobierno de la UNAM desde 2002 y de la de CONACyT desde 2007.