C'est le plus iconoclaste des cinéastes polonais. Une partie de sa carrière s'est déroulée en France, lorsque la censure interdit son deuxième long-métrage, Le Diable.
Zulawski connaissait bien le pays, ayant étudié les sciences politiques à la Sorbonne et le cinéma à l’IDHEC de 1957 à 1959, mais était retourné en Pologne pour devenir assistant d’Andrzej Wajda (1960-66). Il a, entre temps, étudié la philosophie à l’Université de Varsovie.
Issu d'une famille d'écrivains et intellectuels, il publie alors des textes sur le cinéma, ainsi que ses propres poèmes mais choisit un terrain encore inexploré autour de lui : la mise en scène. Il débute en 1967 avec un moyen métrage pour la télévision, Pieśń triumfującej miłości (Le chant de l’amour triomphant) pour lequel il a reçu le diplôme d’honneur de la Los Angeles Academy of Television Arts and Sciences en 1968), et réalise en 1971 son premier long métrage Trzecia część nocy (La Troisième partie de la nuit), qui a remporté nombre de prix internationaux.
Après l'interdiction totale du Diable, Zulawski accepte la proposition d'adapter un roman de Christopher Franck, La Nuit américaine, pour la productrice française Albina du Boisrouvray. En 1974, il co-adapte donc le livre avec son auteur et réalise L’important c’est d’aimer, qui provoque le scandale parmi les admirateurs de Romy Schneider (elle incarne une actrice déchue) mais reçoit un accueil enthousiaste de la presse et révèle un Jacques Dutronc surprenant. Le succès de ce film – que Zulawski considère comme son "film bourgeois" – lui permet de retourner en Pologne.
Pendant deux ans, 1976 et 1977, il tourne un film de science-fiction adapté de l’œuvre de son grand-oncle, Jerzy Żuławski, Le Globe d’argent, soudain interrompu par les autorités polonaises... neuf jours avant la fin. Ce n'est que dix ans plus tard, en 1987, que le cinéaste parvient à en achever le montage.
Puis, reprenant un scénario écrit en 1978, il parvient à tourner, à Berlin, une co-production franco-allemande, Possession, où Isabelle Adjani, dans un double-rôle, livre l'une des interprétations les plus hallucinantes du cinéma. Avec La Femme publique, premier grand rôle de Valerie Kaprisky, qui fait sensation, Zulawski retrouve les faveurs du public et de la presse. Cette nouvelle adaptation d'un roman fait l'effet d'un écho lointain de L'Important c'est d'aimer. Le théâtre et le cinéma y sont, là aussi, deux mondes terrifiants, aux pouvoirs de destruction immenses.
Il doit ensuite retrouver de nouveau Adjani, avec Gérard Depardieu, pour une libre adaptation de L’Idiot de Dostoïevski. Celle-ci verra bien le jour, sous le titre L'Amour braque, mais avec un casting plus surprenant : Sophie Marceau (à peine sortie de La Boum) et Francis Huster. Les dialogues d'Etienne Roda-Gil, le style outré du film, provoquent un rejet assez unanime... et l'admiration inconditionnelle d'une petite partie de la critique.
Les années 90 sont notamment marquées par la relation privée qu'entretient le cinéaste avec son actrice, Sophie Marceau, devenue sa compagne. Elle devient une figure féminine centrale de son oeuvre, dans des films axés sur la difficulté de former un couple : Mes nuits sont plus belles que vos jours, d’après le best-seller de Raphaëlle Billetdoux (retrouvailles avec Jacques Dutronc) puis La Fidélité, une adaptation moderne de La Princesse de Clèves. Sophie Marceau apparait aussi, mais dans un rôle secondaire, dans La Note bleue, comme fille de George Sand (Marie-France Pisier) dont le film raconte la fin de sa liaison avec Chopin.
Il consacrera au moins deux livres à la description de sa rupture avec l’actrice française (O niej et L’Infidélité). Outre le cinéma, Żuławski travaille également pour le théâtre, et il s'investit, en Pologne, dans la vie politique. En 1996 il se voit nommer Chevalier d’Ordre des Arts et des Lettres.
Son oeuvre, sans cesse en mouvement, est aussi traversée par de brusques expériences cinématographiques, comme la mise en images de Boris Godounov, initiée par Daniel Toscan du Plantier pour sa série de films-opéras, ou Chamanka, tourné entièrement en Pologne sur un sujet qui aborde crument une relation sexuelle où l'extase côtoie la déchéance.
Depuis La Fidélité, adaptation de La Princesse de Clèves, sorti en 2000, il se consacre à la littérature et à la politique dans son pays. Son retour au cinéma se fait en 2015, avec l'adaptation d'un roman de Gombrowicz, Cosmos, avec Sabine Azéma, Jean-François Balmer, Andy Gillet. Présenté au festival de Locarno, il y remporte le grand prix de la mise en scène et sort en France en décembre. Le cinéaste décède d'un cancer deux mois plus tard, le 17 fevrier 2016.
