Получил медицинское образование, жил как частное лицо в Йене, Байрейте и Нюрнберге, в 1818 поселился в Берлине, где был избран членом Академии наук. Зеебек сделал несколько открытий в оптике (цветовые явления поляризации в одно— и двуосных кристаллах, открытые одновременно французским физиком Био, а ранее — Брюстером в 1813 и Волластоном в 1814), акустике (влияние движения звучащего тела на высоту тона), в учении о теплоте (распределение тепловых лучей в солнечном спектре), но особенно — в области электричества (открытие в 1821 термоэлектрических токов; поперечное намагничивание). Зеебек много работал над изучением химического действия света и открыл, что это действие не заканчивается тотчас по прекращении света, но продолжается и в темноте очень долгое время. Кроме того, Зеебек дал опытное подтверждение закону Брюстера о связи показателя преломления тела с углом полной поляризации.
В 1834 году открыл способ охлаждения вещества с помощью электричества.