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 au théâtre en 1983 avec Les Paravents de Genet, mis en scène par Patrice Chéreau, puis 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 aux génériques de La Bête noire de Patrick Chaput et de Hanna K de Costa-Gavras.Sa carrière de comédien connaît un tournant en 1992, lorsque Cédric Klapisch lui propose de jouer dans Riens du tout. Cette comédie marque le début d'une collaboration fructueuse entre Zinedine Soualem et le réalisateur, qui se poursuivra avec Le Péril jeune (1995), Chacun cherche son chat (1996), Un air de famille (id.), Peut-être (1999), Ni pour ni contre (bien au contraire) (2003) et enfin Les Poupées russes (2004).Acteur prolifique, il enchaîne ensuite avec des rôles plus ou moins importants notamment dans des comédies comme en 1997 dans Tenue correcte exigée de Philippe Lioret ou en 2004 dans Emmenez-moi d'Edmond Bensimon. Mais cela ne l'empêche pas d'obtenir des rôles plus dramatiques comme en 2001 dans Inch'allah dimanche de Yamina Benguigui.
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.
