Studente di fisica all'Università di Varsavia e di filosofia alla Jagiellonian University di Cracovia, Krzysztof Zanussi si interessa alla forma cinematografica in contemporanea ai suoi studi principali e, nel 1966, si laurea anche in regia alla Scuola di cinema di Lodz. Il suo saggio cinematografico di diploma, Morte di un provinciale, viene premiato al festival di Venezia, per cui poi sarà membro di giuria nel 1981.
Proprio a partire dal 1966, Zanussi dirige numerosi documentari e lungometraggi, non disdegnando parallelamente le committenze televisive. Nonostante gli studi, privilegerà sempre, nei film come nei libri di cui è autore, una 'forma amatoriale', dimessa e quasi sciatta, intesa come forma pura per arrivare al cuore e alla verità delle cose e delle persone. Rovesciando recenti teorie semiotiche, il cinema di Zanussi parte dal significante dei contenuti per approdare, eventualmente, al significato del mezzo.
Fin da subito, Zanussi si rivela infatti cineasta intellettuale che, attraverso i film, intende rappresentare, generalmente con sobrietà e assenza di giudizio, la condizione dell'homo erectus del dopoguerra. Nella sua prima opera, La struttura del cristallo(1969), già summa della sua poetica di stile e di contenuti, non succede nulla se non il confronto/scontro fra due persone, due scelte di vita, due visioni del mondo.
Attratto dalla quantistica (Illuminazione, del 1973, è la biografia parziale del fisico polacco Franciszek Retman) quanto dalla poesia, il cinema di Zanussi, nella sua essenza più felice, è aperto a libere interpretazioni e, come una partitura da camera, sa unire raffinatezza ed essenzialità.
Al pari dei connazionali e più o meno coetanei Roman Polanski e Krzysztof Kieslowski, Zanussi coglie nella visione di una spiritualità laica tutto il fardello morale e le ricchezze interiori dell'essere umano nel Ventesimo secolo. A differenza dei colleghi, invece, sembra rifiutare il cinismo della satira per porre maggiore risalto alla drammatizzazione pura di personaggi e vicende.
Produttore e spesso sceneggiatore delle proprie opere, Zanussi è stato presidente della FERA (la Federazione Europea dei Registi Audiovisivi) ed è professore alla Silesian University, situata a Katowice, e alla European Graduate School di Saas-Fee in Svizzera, dove abitualmente tiene un corso estivo. È, inoltre, direttore degli studios polacchi TOR. Come regista teatrale e di opere ha lavorato e lavora con i principali teatri polacchi, tedeschi, francesi, russi, italiani e svizzeri.
Per la sua attività di regista e di paladino della ragione, Zanussi ha ricevuto numerosi premi durante la sua carriera, tra cui il David di Donatello, la croce di Cavaliere dell'Ordine polacco e l'onorificenza di cavaliere delle scienze e delle lettere. Come autore letterario, ha scritto e pubblicato importanti volumi ("On Editing an Amateur Film", 1968; "Discorse on an Amateur Film", 1978), compresa un'autobiografia, "Time to Die" (1999). Dopo Persona non grata, del 2005, il regista polacco ha diretto gli italiani Valeria Golino, Lorenzo Balducci e Remo Girone ne Il sole nero. Nel 2014 dirige ancora una volta un italiano, Riccardo Leonelli, ma anche Agnieszka Grochowska e Agata Buzek nel film Corpo estraneo. Del 2018 è invece Etere, storia di un medico che sperimenta la scienza all'inizio del XX secolo per poter esercitare potere sulle altre persone, mentre nel 2022 dirige il film The Perfect Number.