I 1896, kort før han flyttede fra Leiden til Amsterdam, målte han opdelingen af spektrallinjer ved et stærkt magnetfelt, en opdagelse, der nu er kendt som Zeeman-effekten, og for hvilken han vandt Nobelprisen i fysik i 1902. Denne forskning involverede en undersøgelse af effekten af magnetfelter på en lyskilde. Han opdagede, at en spektral linje er opdelt i flere komponenter i nærvær af et magnetfelt.
Leiden