Одним из важнейших направлений исследований Зинина было изучение реакций окисления и восстановления органических веществ. Восстанавливая нитробензол сероводородом, ему удалось синтезировать анилин (1842), который до этого был получен Ю.Ф. Фрицше из красителя индиго. Теперь анилин можно было получать в промышленном масштабе. В 1844, пользуясь восстановительным действием гидросульфида аммония на динитросоединения, Зинин получил нафтилендиамин и фенилендиамин. Таким образом был открыт общий метод получения аминопроизводных из органических нитросоединений. Эти работы заложили научную основу для развития анилинокрасочной промышленности, открыли новую эру в промышленном производстве синтетических красителей, новых фармацевтических препаратов, душистых веществ и др.