Egy Szásznádashoz közeli faluban született, unitárius nemesi család sarjaként (a család előneve: árkosi). Az apja a falu unitárius kántortanítója volt, szűkös anyagi körülmények közt éltek, tizenegyen voltak testvérek. Az elemit a falu iskolájában járta, a középiskolát Tordán kezdte el, majd a kolozsvári unitárius gimnáziumban folytatta, ott is érettségizett 1906-ban.
Felsőfokú tanulmányait a kolozsvári tudományegyetem matematika–fizika szakán végezte. Tagl Károly professzor figyelt fel elsőként a fiatal Gyulai Zoltán tehetségére, 1912-ben kinevezték tanársegédnek. 1914-ben katonai szolgálatra hívták be, az orosz hadifogságból 1922-ben tért haza. A Szegedre átköltöztetett I. Ferenc József Tudományegyetemen doktorált, ugyanott lett tanársegéd, s fokozatosan haladt felfelé a ranglétrán. 1924-től 1926-ig a göttingeni fizikai intézetben dolgozott, ahol fotoelektromos kutatásokkal foglalkozott, és a röntgensugárzás hatásait tanulmányozta. Szegedre visszatérve, Az elektronok és ionok tana kísérleti alapon című tárgykör magántanára lett. 1935–40 között a debreceni egyetem orvostudományi karán fizikatanár. A második bécsi döntés után visszatért Kolozsvárra, 1945-ig a tudományegyetemen a kísérleti fizika nyilvános rendes tanára, a kísérleti fizikai intézet igazgatója volt. 1947-ig a Bolyai Tudományegyetem szerződéses tanára volt. 1947-ben Budapestre költözött, itt 1961-ig a Műegyetem tanszékvezető tanára volt. 1961-től haláláig az MTA kristályfizikai kutatócsoportját vezette.
Életét a tudományos munka töltötte ki, állomáshelyein mindig föllendítette a kutatást és az oktatást. Kitartása a háború és az újrakezdések ellenére végig töretlen maradt.
Legfőképpen szilárdtestfizikával, fényelektromos jelenségekkel, a félvezetők fizikájával foglalkozott. Nevét a Hartlyval közösen (1928-ban) megfejtett, a kristályhibák kimutatására vonatkozó jelenség leírása őrzi, a Gyulai–Hartly-effektus. Később a kristálynövekedést tanulmányozta, és sikeresen írta le a mikroszkopikus vastagságú rétegek növekedését, első volt a tűkristályok előállításával és tanulmányozásával foglalkozók közt is.
Úgy emlékeznek rá, mint a precíz professzor archetípusára.
Előadásainak fontos részei voltak a kísérletek, ezeket tankönyvet is jegyzik. A hosszú idők alatt felgyűlt tanítási tapasztalatait a kétkötetes Kísérleti fizika című tankönyvben összegezte. Ugyanennyire hangsúlyozta a gyakorlati tudás elengedhetetlenséget is. Számos nemzetközi tudományos társaság tagja volt, így az MTA rendes tagja és a Göttingeni Akadémia levelező tagja. Munkásságának elismeréséül megkapta a Kossuth- és az Állami Díjat.
Boros János: Gyulai Zoltán 70 éves. Fizikai Szemle, 1957.
Szalay Sándor: Gyulai Zoltán, mint oktató. – A Gyulai-iskola. Fizikai Szemle, 1963.
Új magyar életrajzi lexikon. Budapest, 2001.
Gábos Zoltán: A harmadik erdélyi egyetem fizikusai. Természet Világa, 2006. I. különszám.
Fotó: Fizikai Szemle 1957/6. 179-181.old.
2perc