Из купеческой семьи. В 1899 году окончил 3-ю московскую гимназию. Для получения высшего образования поехал в Германию, где четыре с половиной года пробыл в университетах Берлина, Галле и Гейдельберга, занимаясь философией, экономикой, историей и правом.
В 1900 году познакомился за границей с эсерами Н. Д. Авксентьевым и И. И. Фондаминским. В 1903 году вступил в партию социалистов-революционеров.
В январе 1904 года вернулся в Россию. Работал в московском комитете ПСР. 9 января 1905 года, во время массовых арестов в Москве, Зензинов был арестован и после шестимесячного пребывания в Таганской тюрьме приговорен к административной ссылке в Восточную Сибирь на 5 лет. Из-за русско-японской войны ссылка в Сибирь была заменена на ссылку в Архангельск. Сразу после прибытия в Архангельск Зензинов бежал из ссылки.
В августе 1905 года прибыл в Швейцарию, в конце октября 1905 года тайно возвратился в Россию. С 1905 года — член ЦК партии социалистов-революционеров. Один из руководителей Декабрьского восстания в Москве. До апреля 1906 года — член боевой организации эсеров, работал по подготовке террористических актов в Москве и Петербурге. Весной 1906 года в качестве представителя ЦК партии направлен для работы с крестьянами в Киевскую и Черниговскую губернии. 4 сентября 1906 года арестован в Петербурге, находился в тюрьме Кресты. Снова был приговорен к административной ссылке в Восточную Сибирь на пять лет и отправлен по этапу в Якутск. Летом 1907 года под видом золотопромышленника бежал через тайгу в Охотск (от Якутска до Охотска 1.500 верст), из Охотска на японской рыбачьей шкуне добрался до Японии, а затем на пароходе через Шанхай, Гонконг, Сингапур, Коломбо и Суэцкий канал вернулся к декабрю 1907 года в Европу.
С января по май 1910 года снова занимался партийной работой в Москве. В мае 1910 года арестован в Петербурге, и в третий раз сослан на 5 лет в Сибирь. На этот раз он был отправлен в Русское Устье Якутской области, на побережье Ледовитого океана, откуда никакой побег не был возможен. Живя в ссылке, занимался этнографией и орнитологией. Написал работы: «Старинные люди у холодного океана» и «Очерки торговли на севере Якутской области», получившие высокую оценку специалистов.
В 1914 году возвратился из ссылки в Европейскую Россию. Издавал в Москве «Народную газету». В 1916 году призван на военную службу, но из-за плохого зрения освобожден от её несения через 2 месяца.
После Февральской революции 1917 года член ЦК ПСР. Член исполкома Петроградского совета. В июне 1917 года на первом съезде советов избран членом ВЦИК.
В ноябре 1917 года избран депутатом Учредительного собрания. По поручению ЦК ПСР переехал в Самару. Входил в состав Комуча. На уфимском государственном совещании избран членом Всероссийского временного правительства. После прихода к власти адмирала Колчака выслан в Китай.
В январе 1919 года через Японию прибыл в Париж. Занимался литературно-журналистской и политической деятельностью.
Во время советско-финской войны ездил в Финляндию в качестве корреспондента. По материалам собранных в поездке (втайне от финского командования) писем и разговоров с военнопленными опубликовал в 1944 г. в Нью-Йорке на собственные средства книгу "Встречи с Россией. Письма в Красную армию 1939 - 1940 гг."
Уехал в Нью-Йорк. Издавал журнал «За свободу». Сотрудничал в «Новом русском слове», «Новом журнале», «Социалистическом вестнике». Умер в 1953 году. Кремирован, урна с прахом была захоронена на кладбище Вудлон (Park West Memorial Chapel) в Нью-Йорке. Часть бумаг Зензинова хранится в центре русской культуры Амхэрст колледжа.
Сборник произведений В. М. Зензинова под общим названием «Старинные люди у холодного океана» и предисловие к нему подготовили: писатель-краевед Алексей Чикачёв и Игорь Чикачёв. Выдержка из предисловия к сборнику: