Se educó en Sevilla con Pedro Díaz de Villanueva, probablemente también conoció a Francisco Pacheco y anudó amistad con Diego Velázquez en su casa juvenil. Tras una larga estancia en Llerena, en 1629, se estableció en Sevilla, donde, desde 1626, recibía importantes encargos, pero donde también surgieron agrios incidentes con el gremio de pintores capitaneados por Alonso Cano. En 1634 realizó un viaje a Madrid, invitado sin duda por Velázquez, para participar en la decoración del Buen Retiro. De regreso a Sevilla y enriquecido su caudal artístico con lo visto en Madrid, inició sus obras más importantes y de mayor calidad, especialmente los conjuntos de Guadalupe y la Cartuja de Jerez. A partir de 1645, cuando comenzó la curva ascendente de Bartolomé Esteban Murillo, descendieron el prestigio y la significación de Zurbarán, que se refugió en la exportación a América de series de lienzos de santos, emperadores, vírgenes, patriarcas, etcétera. En 1658 estuvo en Madrid, testificando a favor de Velázquez en las pruebas del hábito de Santiago, y aquí debió de permanecer hasta su muerte en muy precaria situación económica.

Artista de limitadísimos recursos y dócil intérprete de lecciones monásticas, alcanzó la mayor intensidad expresiva frente al natural, que interpreta con alucinante verdad y franciscana sencillez bajo un intenso efecto luminoso, de inequívoca procedencia caravaggiesca. Fiel toda su vida al naturalismo tenebrista de principios de siglo, que únicamente en la última década de su actividad se emblandece un tanto bajo el influyo murillesco, es sin duda el artista que mejor encarna la idea tradicional del tenebrismo hispano.