Podczas Australian Open 2024 wspólnie z Nysem tym razem doszli do ćwierćfinału. Zieliński wystąpił również w grze mieszanej, dobierając się w parę w ostatniej chwili z wielokrotną mistrzynią wielkoszlemową Hsieh Su-wei. W finale po pokonali triumfatorów Wimbledonu 2021 i 2022, czyli Desirae Krawczyk i Neala Skupskiego 6:7, 6:4, 11–9. Dla Zielińskiego był to pierwszy wielkoszlemowy triumf w karierze. Tajwanka zdobyła z kolei już siódme takie trofeum, ale po raz pierwszy w grze mieszanej.
W lipcu 2024 Zieliński ponownie wystąpił z Hsieh Su-wei w grze mieszanej, tym razem podczas Wimbledon 2024. Para dotarła do finału, w którym pokonała 6:4, 6:2 Giulianę Olmos i Santiago Gonzáleza.
W karierze zwyciężył w pięciu deblowych turniejach cyklu ATP Tour z trzynastu osiągniętych finałów. Wygrał również pięć turniejów o randze ATP Challenger Tour w grze podwójnej.
Najwyżej sklasyfikowany w rankingu ATP Tour w singlu był na 769. miejscu (20 września 2021), a w deblu na 7.