In NHL ha giocato sempre nei Detroit Red Wings e dal 15 gennaio 2013 al 14 settembre 2018 (giorno del suo ritiro) è stato il capitano della franchigia. Nel 2008 ha vinto con Detroit la Stanley Cup, segnando il goal decisivo per la vittoria del trofeo e aggiudicandosi anche il titolo di MVP dei playoff. Con la nazionale del suo paese ha vinto i mondiali del 2006 e i XX Giochi olimpici invernali di Torino sempre nello stesso anno. È membro del Triple Gold Club.
Caratteristiche tecniche Il suo ruolo originario è quello di centro, ma ha giocato anche come ala sinistra. Attaccante two-way, dotato di un ottimo equilibrio, forte difensivamente e nel gioco in box play, molto dotato tecnicamente, con una grande visione di gioco e una buona dose di creatività. Pur non essendosi distinto come giocatore fisico sa usare bene il suo corpo, cosa che sfrutta soprattutto nella protezione del disco. Ha segnato parecchi goal malgrado sia un giocatore votato maggiormente alla creazione del gioco, ed è capace di controllare bene il powerplay. Nel 2013 Wayne Gretzky l'ha definito il "miglior giocatore svedese mai approdato in NHL".
Carriera Europa Inizia a giocare a hockey nella squadra della sua città natale, la Njurunda Sports Club, nelle cui giovanili aveva già militato anche Fredrik Modin. Nel 2008, il club ha rinominato l'arena chiamata "Njurunda Ishall" in "Modin & Zetterberg Hall", in onore ai due hockeisti.
Si fa notare agli occhi degli scout statunitensi per la prima volta durante un torneo in Finlandia. Qui sono presenti Jim Nill, vice-general manager dei Red Wings, e Håkan Andersson, direttore del reparto per la ricerca di giovani talenti in Europa. All'epoca Andersson e Nill si trovavano in Finlandia per osservare il giovane talento Mattias Weinhandl. Durante un torneo Zetterberg mise in luce le sue qualità tanto che Nill ebbe a dire al riguardo: « questo piccolo Zetterberg sembra sempre avere il disco attaccato al bastone ».
Il prolungato possesso del disco era una caratteristica peculiare del gioco dei Detroit Red Wings, perciò nel draft del 1999 Detroit decise di selezionare Henrik Zetterberg al settimo giro, 210º scelta assoluta. I Detroit Red Wings, all'epoca, erano soliti fare crescere le loro speranze giovanili in altre squadre, soprattutto europee, per far fare loro esperienza (ipotecare il proprio futuro, si diceva allora), strategia non esente da critiche. Henrik Zetterberg, dopo il draft, rimase in Svezia per giocare nel Timrå IK, con cui aveva iniziato nel 1997.
In Svezia gioca due stagioni nella Elitserien: nella stagione 2000-2001 viene eletto Rookie of the Year (46 punti in 47 partite), mentre la stagione successiva segna 32 punti in 48 partite, vince il Guldpucken (il premio per il miglior giocatore dell'anno) e viene eletto nell'All-Star Team a fine stagione. Per la stagione 2002-2003 è chiamato in NHL dai Detroit Red Wings.
National Hockey League
Henrik Zetterberg debutta il 10 ottobre, contro San José, giocando in linea con Pavel Datsyuk e Brett Hull (in una linea chiamata giornalisticamente "Two Kids and an Old Goat Line"). Al termine della sua prima stagione Zetterberg colleziona 79 presenze e segna 44 punti (22 goal e 22 assist), diventando il miglior marcatore fra i rookie della NHL, davanti a Rick Nash e Tyler Arnason, entrambi con 39 punti). Le sue prestazioni al primo anno non sono tuttavia sufficienti a consentirgli la vittoria del Calder Memorial Trophy, il premio destinato alla miglior matricola: giunge infatti secondo, dietro il vincitore Barret Jackman. Viene tuttavia nominato nellAll-Rookie Team assieme a Sebastien Caron, Jay Bouwmeester, Barret Jackman, Rick Nash e Tyler Arnason.
La stagione successiva inizia subito in modo difficile per Zetterberg che si infortuna ad una gamba contro Vancouver: è costretto a saltare 21 partite. I numeri alla fine della stagione sono simili a quelli della precedente: 61 partite e 43 punti (15 goal e 28 assist).
A causa del lockout viene cancellata l'intera stagione NHL 2004-2005. Henrik Zetterberg torna in Svezia, nella sua squadra originaria, il Timrå: disputa un ottimo campionato, raccogliendo 50 punti (19 goal, 31 assist) in 50 presenze, che gli valgono il titolo di topscorer del campionato.
Durante la stagione NHL 2005-2006 in alcune occasioni viene nominato capitano alternativo. Il quotidiano svedese Aftonbladet all'epoca avanzava l'ipotesi che Zetterberg potesse diventare capitano di Detroit una volta ritiratosi Steve Yzerman, allora capitano dei Red Wings. Tuttavia, la stagione successiva, al ritiro di Yzerman, viene nominato capitano il connazionale Nicklas Lidström ed Henrik Zetterberg viene nominato capitano alternativo. Nonostante nessuna vittoria di squadra, la stagione è comunque ricca di soddisfazioni: raggiunge il career high (il massimo di punti in carriera) per quanto riguarda gol, assist e punti (rispettivamente 39, 46, 85) e conclude con un +29 di plus/minus. Inoltre, con 17 gol è il miglior marcatore della squadra in powerplay e il secondo per punti: 85, due in meno di Pavel Datsyuk.
Proprio durante la stagione NHL 2005-2006 nasce la linea "Swedish Five", la prima completamente svedese della storia della NHL, il cui nome ricalca la celeberrima "Russian Five": Lidström e Kronwall (o Lilja) in difesa e davanti Zetterberg, Holmström e Samuelsson.
La stagione NHL 2006-2007 è caratterizzata da un infortunio che lo costringe a saltare 19 partite. Tuttavia, mette a segno il suo 100º gol in NHL contro Phoenix l'8 febbraio 2007. Dopo questa partita, Wayne Gretzky, leggenda dell'hockey su ghiaccio e allenatore di Phoenix, dichiarò che « Zetterberg è forse il giocatore più sottovalutato della lega ». Nove giorni dopo, ancora contro i Phoenix Coyotes, Zetterberg segnò il suo primo hat-trick (tripletta) in carriera, servendo anche un assist al compagno Jason Williams. In questa stagione viene anche selezionato per partecipare all'All-Star Game, ma è costretto a rinunciare per un infortunio al polso. L'attaccante svedese si mette tuttavia in luce per le sue qualità come giocatore all-around.
La stagione NHL 2007-2008 inizia in modo molto promettente per Zetterberg e per i Detroit Red Wings: nelle prime 17 partite l'attaccante segna sempre almeno un punto, segnando un nuovo record per la franchigia, superando il precedente di 14 punti, stabilito nel 1960 da Norm Ullman. Viene selezionato nuovamente per l'All-Star Game insieme ai compagni Nicklas Lidström, Pavel Datsyuk e Chris Osgood. Ancora una volta, però, deve rinunciare a giocare per problemi alla schiena. Il 25 aprile 2008 vengono annunciati i finalisti per il Frank J. Selke Trophy, premio assegnato al miglior attaccante difensivo della lega: assieme ai due attaccanti di Detroit, Zetterberg e Pavel Datsyuk vi è anche John Madden, attaccante dei New Jersey Devils. Zetterberg termina la stagione regolare fissando un nuovo career high: 43 goal, 49 assist (92 punti) e un +30. Il 24 maggio segna il suo 12º goal nei playoff: è un record per la franchigia, a parità con il compagno di squadra Johan Franzén (entrambi terminano i playoff con 13 goal a testa). Il 4 giugno 2008 segna il goal decisivo in gara-6 della finale della Stanley Cup, contro i Pittsburgh Penguins: Detroit vince l'11º Stanley Cup della sua storia. Henrik Zetterberg vince anche il Conn Smythe Trophy, premio destinato all'MVP dei playoff, nonché la classifica dei top-scorer dei playoff con 27 punti (13 goal, 14 assist), a pari merito con Sidney Crosby. Con la vittoria della Stanley Cup 2008, Zetterberg entra a far parte, assieme ai compagni di squadra Niklas Kronwall e Mikael Samuelsson, del Triple Gold Club (aggiudicandosi così l'ultima grande competizione dopo il campionato mondiale di hockey su ghiaccio e il torneo olimpico del 2006). Nella corsa al Frank J. Selke Trophy 2008 si posiziona terzo, dietro a Pavel Datsyuk e John Madden.
Il 28 gennaio 2009 viene rinnovato il suo contratto con i Detroit Red Wings per 12 anni e 72 milioni di dollari, fino alla stagione 2020-2021. All'epoca il suo contratto era il più lungo e costoso mai firmato dalla franchigia di Detroit.
Al termine della regular season 2008-2009, l'attaccante svedese chiude con 31 goal e 42 assist (73 punti) in 77 partite, dietro soltanto a Pavel Datsyuk (97 punti) e davanti a Marián Hossa (71 punti) nella classifica marcatori della squadra. Il campionato si conclude con la finale dei playoff NHL, ancora contro i Pittsburgh Penguins, stavolta con esito opposto: i Red Wings perdono in 7 incontri contro i Penguins (4-3). Zetterberg è terzo nella classifica marcatori del post-season con 24 punti (11 goal e 13 assist), dietro a Sidney Crosby ed Evgeni Malkin. La stagione NHL 2009-2010 colleziona 70 punti, alla pari del compagno di squadra Pavel Datsyuk. Nonostante una lenta partenza ad inizio stagione, Zetterberg si riprende durante la stagione è riesce anche a firmare la sua quarta tripletta in NHL, segnando 3 goal nel terzo periodo della partita giocata il 14 novembre 2009 contro gli Anaheim Ducks. La stagione dei Detroit Red Wings si chiude dopo 12 partite ai playoff, in cui lo svedese totalizza 15 punti. La stagione successiva, 2010-2011, conclude con la media di un punto a partita, totalizzando 80 punti in 80 gare disputate (24 goal, 56 assist) ma il post-season dei Red Wings finisce con la sconfitta per mano dei San Jose Sharks, che estromettono Detroit nelle semifinali di Conference. Simile è anche la stagione NHL 2011-2012: in 82 gare disputate raggiunge quota 69 punti (22 goal, 47 assist) e Detroit esce prematuramente, in sole 5 partite, contro i Nashville Predators.
La stagione successiva 2012-2013 si apre in modo un po' diverso. Il lockout della NHL blocca il campionato, che non comincia come d'abitudine in ottobre. Per non perdere il ritmo partita molti giocatori scelgono di giocare nelle varie leghe europee. Affiancato dal compagno di squadra svizzero Damien Brunner, Zetterberg opta per giocare durante il periodo del lockout nel campionato svizzero con l'EV Zug. In 23 partite segna 16 goal e distribuisce 16 assist (32 punti), e viene eletto MVP del campionato svizzero. Una volta ricominciata la stagione NHL 2012-2013 con la formula accorciata a 48 partite, Henrik Zetterberg torna ai Detroit Red Wings: viene nominato 36º capitano della storia della franchigia il 15 gennaio del 2013, succedendo allo svedese Nicklas Lidström. In 46 gare totalizza 48 punti (11 goal, 37 assist). I Detroit Red Wings acciuffano un posto disponibile per i playoff proprio nelle ultime giornate della stagione regolare, ma l'estromissione nei quarti degli Anaheim Ducks, i Red Wings perdono la semifinale in gara-7 (dopo aver condotto la serie per 3-1) contro i Chicago Blackhawks, poi vincitori della Stanley Cup. In questa stagione il palmarès dell'attaccante svedese si arricchisce di altri due premi: vince l'NHL Foundation Player Award 2012-2013, premio assegnato "al giocatore della NHL che applica i valori fondamentali dell'hockey su ghiaccio - impegno, perseveranza e lavoro di squadra - per arricchire la vita delle persone nella sua comunità", diventando il quarto giocatore non-canadese a ricevere tale riconoscimento (dopo Olaf Kölzig, Ryan Miller e Dustin Brown); inoltre vince il Viking Award quale miglior giocatore svedese in Nord America per la terza volta (dopo le stagioni 2006-2007 e 2007-2008), raggiungendo per numero di riconoscimenti Börje Salming, Peter Forsberg e Markus Näslund. La seconda stagione da capitano dei Detroit Red Wings è in chiaroscuro: una prima parte di stagione all'altezza delle aspettative lo porta ad accumulare 48 punti in 45 incontri (16 goal e 32 assist), ma nella prima partita con la nazionale svedese alle Olimpiadi russe di Soči 2014 si infortuna alla schiena, venendo costretto a saltare il resto della rassegna olimpica e della stagione regolare in NHL (rientra solamente per le ultime due partite dei quarti di finale dei playoff, dove mette a segno 2 punti).