mały|Fotometr Zöllnera W 1869 skonstruował bardzo czuły spektroskop (urządzenie do rozkładania światła na widmo), który nazwał spektroskopem rewersyjnym (). Służył do dokładniejszego pomiaru dopplerowskich przesunięć linii widmowych, czyli zmian położenia prążków w widmie światła wywołanych ruchem jego źródła. Przeznaczony był do obiektów o dużej prędkości radialnej, czyli prędkości wzdłuż linii widzenia. Instrumentu tego użył później Hermann Vogel do wyznaczenia prędkości rotacji równika słonecznego. Zaprojektował też fotometr, zwany fotometrem Zöllnera. Za jego pomocą badał podstawowe zagadnienia fotometrii, a sam przyrząd krytycznie porównał z innymi fotometrami. Przyrząd ten, w zmodyfikowanej formie, znalazł szerokie zastosowanie w astronomii. Skonstruował ponadto , które w udoskonalonej formie było później szeroko wykorzystywane w badaniach geofizycznych.