Professore di Chimica all'Università di Stanford, si è laureato nel 1961 e nel 1964 ha conseguito il Ph.D. in chimica fisica ed analitica ad Harvard, sotto la direzione di Dudley Herschbach. È noto per le sue ricerche sulla chimica laser, che ha portato ad una migliore comprensione delle reazioni chimiche a livello molecolare. Ha inoltre scritto numerosi manuali ampiamente utilizzati sul tema del momento angolare nei sistemi quantistici.
È membro dei comitati editoriali di numerose pubblicazioni scientifiche, tra le quali Chemistry World, Angewandte Chemie, "Central European Journal of Chemistry", "Journal of Separation Sciences" e "Chinese Journal of Chromatography".
È autore di vari studi accademici basati sulla ricerca della spettroscopia dei composti chimici. È coautore di un articolo che avanza l'ipotesi che un meteorite proveniente da Marte, ALH84001, contenga tracce di vita marziana. Altri ricercatori hanno dubitato di queste scoperte, che restano dunque controverse.
Membro estero dell'Accademia svedese delle scienze, Svezia, 2004
Membro estero dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), Pechino, P.R.C., 2004
Premio James Flack Norris per gli importanti risultati nell'insegnamento della chimica, Sezione settentrionale della Società americana di chimica, 2004
Medaglia Nichols del ACS (Sezione di New York), 2004
"Hadamard Transform Time-of-Flight Mass Spectrometry: More Signal, More of the Time," F. M. Fernández, J. R. Kimmel, and R. N. Zare, Angewandte Chemie,42, 30-35 (2003).
"Chemical Cytometry on a Picoliter-Scale Integrated Microfluidic Chip," H. Wu, A. R. Wheeler and R. N. Zare, Proc. Nat. Acad. Sci. (USA) 101, 12809-12813 (2004).
"Laser Control of Chemical Reactions," R. N. Zare, Science, 279, 1875-1879 (1998).
"Anatomy of Elementary Chemical Reactions," A. J. Alexander and R. N. Zare, J. Chem. Ed.,75, 1105-1118 (1998).
"Observation and Interpretation of a Time-Delayed Mechanism in the Hydrogen Exchange Reaction," S. C. Althorpe, F. Fernández-Alonso, B. D. Bean, J. D. Ayers, A. E. Pomerantz, R. N. Zare, and E. Wrede, Nature 416, 67-70 (2002).