Il est le premier bibliothécaire de la bibliothèque d’Alexandrie. Ptolémée II Philadelphe a recours à ses services, ainsi qu’à ceux d’Alexandre l’Étolien et Lycophron de Chalcis pour mettre au point des éditions critiques des grands poètes grecs. Alors que ses collègues prennent en charge respectivement les tragédies et les comédies, Zénodote s’attaque à l’œuvre d’Homère. Il publie une Recension (Diorthôsis) ainsi qu’un Glossaire (Glôssai) de L’Iliade et de L’Odyssée, et rejette les Hymnes homériques comme étant postérieurs.

Son édition des textes, première des éditions critiques homériques, expurge certains vers, marque certains comme étant des interpolations et corrige certains vers considérés comme fautifs. Zénodote se fonde beaucoup sur des critères de cohérence interne. Ainsi, au chant XI de L’Iliade, Ajax fils de Télamon est successivement comparé à un lion chassé d’une étable par des paysans, puis à un âne que des enfants battent pour faire avancer. Jugeant la suite des comparaisons peu raisonnable, Zénodote considère la seconde comme une interpolation. On dit des vers biffés par Zénodote et son disciple Aristarque de Samothrace qu’ils sont « athétisés », littéralement « refusés ».

Zénodote est le pionnier d’une nouvelle façon d’étudier les classiques grecs. Ses disciples, Aristarque de Samothrace et Aristophane de Byzance, complètent ensuite son œuvre. Malgré cela, ils font ensuite l’objet d’un certain mépris de la part des écrivains postérieurs. Lucien de Samosate (v.120-180) raconte ainsi voir Homère en songe (Histoires vraies, II) et l’interroger ainsi :

« Je lui demandais au sujet des vers athétisés s’il les avait écrits, et lui de répondre qu’ils étaient tous de lui. Alors je condamnais les discours pédants des grammairiens Zénodote et Aristarque. » [1]