Après s'être produit dans quelques spectacles de mime entre 1978 et 1981, Zinedine Soualem anime un atelier aux Beaux-Arts de Clermont-Ferrand. Il débute sur les planches en 1983 avec Les Paravents de Genet, mis en scène par Patrice Chéreau, et poursuit sa carrière théâtrale en jouant à plusieurs reprises sous la direction d'Ariane Mnouchkine. Ses premières apparitions à l'écran datent également de 1983 : il figure au générique de La Bête noire de Patrick Chaput et de Hanna K de Costa-Gavras.
Sa carrière de comédien connaît un tournant en 1989, lorsque Cédric Klapisch lui propose de jouer dans son court métrage Ce qui me meut. Ce petit film marque le début d'une fructueuse collaboration entre Zinedine Soualem et le réalisateur, collaboration qui se poursuivra avec Riens du tout (1992), Le Péril jeune (1995), Chacun cherche son chat (1996), Un air de famille (id.), Peut-être (1999), L'Auberge espagnole (2002), Ni pour ni contre (bien au contraire) (2003), Les Poupées russes (2004) et Paris (2008).
Acteur prolifique promenant sa bonhomie dans de nombreuses comédies (Didier, Serial Lover, Ah ! si j'étais riche, L'Incruste et Bienvenue chez les Ch'tis), il joue certains de ses rôles les plus marquants sous la direction de Christophe Reichert (2ème quinzaine de juillet où il incarne un père de famille en proie au démon de midi), Philippe Lioret (Mademoiselle aux côtés de Jacques Gamblin et Sandrine Bonnaire), Yamina Benguigui (Inch'allah dimanche, 2001) et Claude Lelouch (Roman de gare, 2007 et Ces amours-là, 2010). En 2009, le réalisateur Jean-François Davy lui fait vivre une romance avec Hélène de Fougerolles dans le très léger Tricheuse. Plombier passionné de peinture et père de Sara Forestier dans Le Nom des gens, il continue par la suite sa collaboration (la troisième!) avec Dany Boon en interprétant un gendarme français dans la comédie Rien à déclarer.