Zugibe prowadził prywatną praktykę lekarską jako kardiolog, kierował Cardiovascular Research and Veterans' Hospital w Pittsburghu, był adiunktem w Columbia University College of Physicians and Surgeons, a także prowadził badania nad chorobami układu krążenia i był członkiem American College of Cardiology.
Zugibe jest jednym z najbardziej znanych ekspertów w dziedzinie medycyny sądowej za sprawą książek i badań nad Całunem Turyńskim, a także badań nad mechanizmem ukrzyżowania (wcześniej badania nad tym zagadnieniem prowadził również Pierre Barbet). W prowadzonych przez 50 lat we własnym garażu badaniach na ochotnikach z pobliskiego kościoła Zugibe monitorował, w sesjach trwających od 5 min do godziny, parametry życiowe przywiązanych do krzyża badanych m.in. puls, ciśnienie krwi, oddech, pracę serca i saturację, dowodząc, że ludzie ukrzyżowani w żadnym wypadku nie mogli umrzeć z powodu uduszenia, a przyczyną śmierci Jezusa musiał być wstrząs hipowolemiczny. Osoby poddane ukrzyżowaniu miały według jego badań cierpieć na odwodnienie, głód, bóle kończyn, a