As duas formas – zero graus e zero grau – existem na Língua Portuguesa.
Ou seja, ambas são válidas mas dependem do país, nomeadamente, o Brasil.
Zero graus é mais usado no chamado “português europeu” assim como os termos “zero horas” ou “zero valores”.
Zero grau é mais usado no Brasil, ou no chamado “português do Brasil”.
Neste caso em particular existe a recomendação por parte do “Bureau International des Poids et Mesures” que deve se dizer “zero grau”.
Mas também existe a recomendação Fundação Gulbenkian que diz; exceptuando um/uma, todos os numerais cardinais, “incluindo zero”, especificam nomes no plural.
Parece que certas questões ou formas de expressar ainda se irão manter no campo da “dupla aceitação”.
Mas todos dizemos “um grau centígrado”; aqui nenhuma dúvida.
Referências
A palavra zero advém do latim medieval zephirum.