1913-ban a 30 éves Zemplén Gézát kinevezték egyetemi tanárrá és megbízták a Budapesti Királyi József Műegyetemen az első hazai Szerves Kémiai Tanszék megalapításával és vezetésével, melynek 43 éven keresztül volt professzora.
A 20. század elején a magyar szerves kémia rendkívül gyors kifejlődésében döntő szerepe volt annak, hogy Zemplénnek – mint kiváló pedagógusnak – lehetősége volt a Fischer-intézetben elsajátított, a szerves vegyületek szerkezet-felderítésére és szintézisére vonatkozó, hazánkban korábban alig ismert módszerek elterjesztésére. Zemplén úttörő tevékenységét jól mutatja, hogy már 1915-ben – hazánkban elsőként – nagysikerű könyvet írt az enzimekrõl5, de az ipar iránti érdeklődését is jól mutatja, hogy ugyanettől az évtől a Chinoin Gyógyszergyár szakértőként alkalmazta, és a szoros együttműködés négy évtizeden keresztül fennmaradt.
Az oktató munkán és a mind szélesebb körű ipari kapcsolatokon túlmenően Zemplén munkatársaival világviszonylatban elismert, jelentős tudományos eredményeket ért el, elsősorban a cukrok, illetve glikozidok kémiája területén. A szénhidrát-kémiai kutatásból ki kell emelni a „Zemplén-féle elszappanosítást” acetilezett szénhidrátok katalitikus dezacetilezésével, a „Zemplénféle lebontást” és a „higanyacetátos módszert” glikozidok, illetve diszaccharidok szintézisére.
A tanszék alapítását követő első negyed-évszázadban az oktatásban és kutatásban számos jeles szerves kémikus volt Zemplén asszisztense, így többek között: Bognár Rezső, Braun Géza, Bruckner Zoltán, Csűrös Zoltán, Farkas Loránd, Földi Zoltán, Gerecs Árpád, Hoffmann Sándor, Kiss Dénes, Kunz Alfonz, Müller Sándor, Pacsu Jenő, Tettamanti Károly, Vargha László.
A II. világháborút követően változtatták a „Műegyetem” nevét Budapesti Műszaki Egyetemre. Az ötvenes évek elején a Zemplén-tanszéken dolgozó oktatók-kutatók létszáma a korábbiakhoz képest jelentősen megnőtt. Ennek oka egyrészt a hallgatók létszámának ugrásszerű növekedésével, másrészt azzal magyarázható, hogy a klasszikus szénhidrát-, glikozid-kémia mellett, melyet a már betegeskedő Zemplén mellett Mester László vezetett, két új téma alakult ki: az alkaloidok, heterociklusos pszeudobázisok kémiája, melyet Beke Dénes, és a szerves fluorvegyületek kémiája, melyet Oláh György irányított. A magas oktatási színvonalat jól mutatja, hogy közel egy időben jelent meg Zemplén elsősorban tudománytörténeti szempontból értékes „Szerves Kémia” könyve, valamint Oláh kétkötetes „Elméleti Szerves Kémia” jegyzeteaz „esti” és Messmer András ugyancsak kétkötetes „Elméleti Szerves Kémia” jegyzete a „nappali” vegyészmérnök hallgatók számára.
Érdemes felsorolni annak az „aranycsapatnak” a névsorát, akik az ötvenes évek elején a Zemplén-tanszéken egyidejűleg dolgoztak és akik közül többen lettek a hazai és nemzetközi szerves kémiai tudomány, illetve ipar jelentős képviselői: Beke Dénes, Dőry István, Eckhardt Ede, Hajós Zoltán, Harsányi Kálmán, Kisfaludy Lajos, Korbonits Dezső, Kuhn István, Lempert Károly, M. Bárczai Marietta, Major Ádám, Messmer András, Mester László, Móczár Elemér, Oláh György, Pallos László, Pavláth Attila, Pongor Gábor, Schawartz József, Schügerl Károly és Szántay Csaba.
Zemplént a közel félévszázados tanszékvezetésben Beke Dénes követte (1956-1961), majd Lempert Károly (1961-1978), Szántay Csaba (1978-1993), Novák Lajos (1993-2003), Huszthy Péter (2003-2006) lettek a tanszék vezetői.
Az elmúlt 50 évben a Zemplén által még a tízes években elindított ipari kapcsolatok tovább erősödtek, és a tanszéken dolgozták ki több jelentős gyógyszer, így pl. az Emetin és az Ipriflavon (Chinoin Gyógyszergyár), valamint a Vinkamin és a Cavinton (Richter Gyógyszergyár) iparilag is megvalósított totálszintézisének alapjait. Ugyancsak a tanszék részvételével valósították meg a juvenil hormon analógok (EGIS Gyógyszergyár) és a prosztaglandin F2a(Chinoin Gyógyszergyár) gyártását. Közel egy tucat kártevő rovar feromon szerkezetigazolását és szintézisét is kidolgozták, melyek közül több gyártásra és forgalmazásra került (Bábolna Környezetbiológiai Központ).
A fentieken kívül még elismert tudományos eredményeket értek el az annuláris tautoméria, a ß-laktámok kémiája, a szerves fotokémia, az összetett szigmatróp átrendeződések feltárása, a flavonoidok és egyéb oxigéntartalmú heterociklusok, az enzim-katalizálta reakciók szerves szintézisekben történő alkalmazása, a táplálkozásban elõnyös telítetlen linolsav és linolénsav előállítása, az új sejtnövekedést gátló alkaloid analógok szintézise, valamint az enantiomer tiszta királis koronaéterek, illetve a savanyú protont tartalmazó makrociklusok előállítása és molekuláris felismerő-képességük tanulmányozása területén. Ezekben a munkákban jelentős szerepük volt a tanszékvezetők mellett az alábbi szerves kémikusoknak : Ágai Béla, Antus Sándor, Aszódi József, Békássy Sándor, Blaskó Gábor, Brlik János, Czibula László, Doleschall Gábor, Domány György, Dörnyei Gábor, Farkas Lóránd, Fetter József, Gizur Tibor, Gorka Álmos, Gottsegen Ágnes, Greiner István, Hazai László, Honthy Katalin, Hornyák Gyula, Hornyánszky Gábor, Kalaus György, Kolonits Pál, Koltai Ernő, Kovács Péter, Majoros Béla, Meisel Tibor, Nagy József, Nógrádi Mihály, Nyitrai József, Poppe László, Rohály János, Simig Gyula, Streliszky János, Szabó Lajos, Szentirmai Árkádné, Szluha Mártonné, Thaler György, Tóth Tünde, Tőke László, Váradi József, Wolfner András és Zauer Károly.
A tanszék munkatársai számos közlemény és szabadalom szerzői, és több kitűnő könyvet írtak: Szántay Csaba „Elméleti Szerves Kémia”(1970), Lempert Károly: „Szerves Kémia”(1975); Nógrádi Mihály „Bevezetés a sztereokémiába”(1975); Cs. Szántay and L. Novák: “Synthesis of Prostaglandins. Recent Developments in the Chemistry of Natural Carbon Compounds. Vol. 8.”(1978); Novák Lajos, Nyitrai József „Szerves Kémia”; M. Nógrádi:”Stereoselective Synthesis” (1987); L. Poppe and L. Novák: “Selective Biocatalysis. A Synthetic Approach” (1992); Novák L. - Nyitrai J. - Hazai L.: “Biomolekulák Kémiája” (2001).