Do głównych osiągnięć naukowych prof. Ziemlańskiego należą wyniki badań dotyczących neurohormonalnej regulacji enzymów proteolitycznych przewodu pokarmowego, patofizjologicznego działania tłuszczów roślinnych ze szczególnym uwzględnieniem działania tłuszczów z pożywienia w etiopatogenezie nadciśnienia tętniczego oraz witamin oksydacyjnych w etiopatogenezie miażdżycy, określenie zapotrzebowania człowieka na wielonienasycone niezbędne kwasy tłuszczowe (WNKT), a także ocena stanu odżywienia ludzi w wieku podeszłym oraz opracowanie norm żywienia dla różnych grup wiekowych ludności Polski. Prof. Światosław Ziemlański należy do licznych towarzystw naukowych polskich i zagranicznych, m.in. jest wiceprzewodniczącym Komitetu Żywienia Człowieka PAN oraz członkiem Europejskiej Akademii Nauk Żywieniowych. Pełnił funkcję Specjalisty Krajowego ds. Żywności i Żywienia. Jest naczelnym redaktorem czasopisma naukowego Żywienia człowieka i metabolizm. Był członkiem z wyboru Komitetu Badań Naukowych pierwszej i drugiej kadencji w latach 1991-1996.