Zeki Velidi Togan, 10 Aralık 1890'de Başkurdistan'ın İsterlitamak'a bağlı Küzen köyünde dünyaya geldi. İlk öğrenimini burada tamamlayan Togan, öğretmen olan annesinden Farsça'yı öğrendi. Sonrasında orta tahsil için Ütek'te bulunan dayısı Habib Neccar'ın medresesine gitti. Burada Arapça dersleri aldı. 1908 yılında özel ders alabilmek için Kazan'a gitti. Bu dönemde Katanov ile Aşmarin gibi önemli bilginlerle tanıştı. 1909 senesinde mezun olduğu Kasımiye Medresesi'ne öğretmen olarak tayin edildi.
Zeki Velidi Togan, 1913 senesinde Fergana'ya, araştırmalar yapmak için gönderildi. Burada Yusuf Has Hacip'in 11. yüzyıla ait Kutatgu Bilig isimli eserinin bir el yazması nüshasını buldu. Bu seyahat neticelerine ait hazırlamış olduğu raporlar başta Petersburg Arkeoloji Cemiyeti olmak üzere Kazan ve Taşkent Arkeoloji cemiyetleri mecmualarında yayınlandı.
Bolşevik İhtilali'nin patlak vermesi üzerine Türkler'in durumunun düzelmesi için mücadeleye girişen Togan, 29 Kasım 1917'de Başkurdistan ilinin muhtarı ilan edildi. 18 Şubat 1918'de bölgeyi işgal eden Bolşevik askerleri tarafından tutuklandı. Fakat bir süre sonra hapisten firar etti. Sonrasında Başkurt hükümeti kurulunca harbiye nazırı oldu. Bu dönemde Lenin, Stalin ve Troçki ile birçok kez görüştü. Ancak herhangi bir sonuç alamayınca Türkistan'a döndü ve faaliyetlerine burada devam etti.
Türkistan Milli Özerk Hükümeti'nin yıkılmasından sonra başlayan Basmacı Hareketi'nin içinde bulunan Togan, 1920-1923 seneleri arasında mücadeleye giriştiyse de başarılı olamadı.
20 Mayıs 1925'de Türkiye'ye dönen Togan, Maarif Vekaleti Telif ve Tercüme Encümeni'nde göreve başladı. Fakat Ankara'nın kitap açısından yetersiz olması yüzünden kendi isteğiyle İstanbul Darülfünunu Türk Tarihi Müderris Muavinliği'ne geçti. Sonrasında Reşit Galip'in sunduğu Orta Asya'da iç deniz olduğu ve bunun sonradan kuruduğu konusu hakkındaki açıklamasını eleştirince, Togan aleyhine bir kamuoyu oluştu. Kendisine takınılan bu kötü tutum üzerine de ülkeyi terk etme kararı aldı.
Zeki Velidi Togan, 8 Temmuz 1932'de Viyana'ya giderek çalışmalarını burada devam ettirdi. 1935 senesinde felsefe doktoru ünvanı aldı. Bunun yanında Viyana Üniversitesi, Bonn Üniversitesi ve Göttingen Üniversitesi gibi çeşitli okullarda dersler verdi.
Togan, 1939 senesinde Milli Eğitim Bakanı'nın daveti üzerine Türkiye'ye döndü ve İstanbul Üniversitesi'nde Umumi Türk Tarihi Kürsüsü'nü kurdu. 1944 yılında Türkiye'de Sovyetler aleyhine faaliyetler yürüttüğü gerekçesiyle tutuklanarak mahkemeye verildi. Dava kapsamında 10 sene hapse mahkum edildiyse de askeri mahkeme bu kararı bozdu. 1948 senesinde döndüğü üniversitedeki görevine ölümüne kadar devam etti. 26 Temmuz 1970'de İstanbul'da hayatını kaybetti.
Başlıca Yapıtları
Türk Kavimlerinde Dört Mısralı Şarkılar(1910)
Türk ve Tatar Tarihi(1912)
Bugünkü Türkistan ve Yakın Mazisi(1928-1942)
Moğollar Devrinde Anadolu'nun İktisadi Vaziyeti(1931)
Türkistan Tarihi(1939)
Buruni'nin Dünya Hakkında Tasavvuru(1946)
Moğallar Cengiz ve Türklük(1941)
Umumi Türk Tarihine Giriş 1(1946)
Tarihte Usul(1950)
Harezmce Tercümeli Mukaddimetü'l Edep(1951)
Hatıralar (1969)
Türklüğün Mukadderatı Üzerine(1970)
Kur'an ve Türkler(1971)
Oğuz Destanı(1972)