Sa famille s’installe après sa naissance à Francfort-sur-l'Oder où il fait ses études au Gymnasium de la ville mais l’histoire naturelle n’y est pas enseignée. Il découvre l’entomologie seul, aidé par Alois Metzner, principalement en recopiant des ouvrages sur les insectes.
Il contribue à clarifier la classification des papillons, notamment grâce à son ouvrage en 13 volumes intitulé The Natural History of the Tineinae (1855-1873) avec les britanniques H.T. Stainton et J.W. Douglas (1814-1905) et le suisse Heinrich Frey (1822-1890). L’ouvrage paraît en anglais, en français, en allemand et en latin. Il fait aussi paraître North American Micro-Lepidoptera (1872, 1873 et 1875), Lepidoptera der Westküste Amerikas (1874). Zeller fait paraître de nombreuses notes dans Isis, Linnæa Entomologica et Stettiner Entomologische Zeintung.