Od prosinca 1988. godine do srpnja 1993. godine bio je zaposlen u Institutu Ruđer Bošković, Zagreb, u Laboratoriju za poluvodiče. Sudjelovao je u razvoju uređaja za mjerenje koncentracije eksplozivnih plinova zasnovanih na poluvodičkim senzorima. Od kolovoza 1993. godine radi na Zavodu za radiokomunikacije, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, gdje je i danas u svojstvu redovitog profesora. Od rujna 1994. godine do listopada 1997. godine nalazio se  na znanstvenom usavršavanju na Department of Microwave Technology, Chalmers University of Technology, Göteborg, Švedska, gdje je bio doktorski student. Na istom je sveučilištu u jesen 1999. godine izabran u zvanje gostujući istraživač  (Adjunct Researcher) s obvezom da šest tjedana godišnje pomaže u istraživačkom radu i u poslijediplomskoj nastavi. Tu aktivnost je obavljao do 2005. godine. Od 2006. godine obavlja nastavu i u Europskoj doktorskoj školi iz antena (European School of Antennas).

Znanstvenoistraživačka djelatnost Zvonimira Šipuša vezana je uz analizu mikrovalnih antena i antenskih nizova, uz numeričke metode u elektromagnetizmu te uz svjetlovodne komunikacijske i senzorske sustave. Na području analize mikrovalnih antena i antenskih nizova radio je na modeliranju konformnih antenskih nizova, implantabilnih antena, na modeliranju periodičkih elektromagnetskih struktura (periodičkih struktura s višim stupnjem simetrije, metapovršina, metamaterijala, EBG struktura, frekvencijski selektivnih površina), kao i na analizi mekih i tvrdih elektromagnetskih površina. Na području numeričkih metoda u elektromagnetizmu radio je na primjeni metode momenata na razne elektromagnetske zadaće, na razvoju općeg algoritma za izračunavanje Greenovih finkcija za planarne, cilindrične i sferne višeslojne strukture te na primjeni aproksimativnih rubnih uvjeta u analizi raznih konformnih periodičkih struktura.  Na području svjetlovodnih komunikacijskih i senzorskih sustava radio je na razvoju optičkih komponenti za novu generaciju pristupn ih mreža, kao i na razvoji optičkih senzorskih sustava. Vodio je osam uspješno obranjenih doktorskih disertacija. Autor je ili koautor više od 60 znanstvenih radova objavljenih u znanstvenim časopisima. Aktivno je sudjelovao na mnogim međunarodnim i domaćim znanstvenim skupovima na kojima je održao više od 100 priopćenja od kojih su neka bila pozvana predavanja.  

Zvonimir Šipuš dobitnik je državne godišnje nagrade za znanost za 2006. godinu, za istraživanja konformnih antenskih i periodičnih struktura. Oženjen je i otac je dviju djevojaka.