De vader van Zola was technisch georiënteerd en deed als ingenieur belangrijke kanalisatiewerkzaamheden in de regio van Aix-en-Provence. Zola bracht zijn jeugd door in Aix-en-Provence van zijn derde tot achttiende jaar.
Al jong kreeg Zola te maken met verlies. Zijn vader stierf als gevolg van een longontsteking op 28 Maart 1847, toen Zola op zes dagen na zeven jaar oud was. Zijn moeder, Emilie Aubert, was een nerveuze vrouw. Na de dood van de vader van Émile had het gezin, waar Emile enig kind was, het zwaar, ook financieel, en de stabiele factor in het gezin was zijn grootmoeder van moeders kant, Henriëtte Aubert. Enkele maanden nadat zijn grootmoeder op 16 november 1857 sterft, verlaat de moeder van Zola met haar zoon Aix-en-Provence en vertrekt naar Parijs. Zola was toen zeventien jaar oud.
De schoolgang van Zola was niet erg succesvol. Hij werd de kant van zijn vader uitgeduwd, exacte wetenschappen, terwijl hij de voorkeur gaf aan letterkunde. Vanaf zijn twintigste moet hij in zijn levensonderhoud voorzien. Hij is opstandig vanwege zijn pijnlijke, armoedige jeugd en de dood van zijn vader die hij idealiseert. Hij wil voor zichzelf, maar ook voor ter nagedachtenis van zijn vader zichzelf neerzetten in de maatschappij. De eerste jaren in Parijs zijn vol ellende, met name armoede en hij zal daar gebruik van maken in zijn cyclus van de Rougon-Macquart. Hij schildert deze moeizame levensomstandigheden onder andere in De buik van Parijs en De kroeg.
Vanaf 1862, Zola is dan tweeëntwintig jaar oud, verandert zijn leven in gunstige zin, wanneer hij werk krijgt bij de bekende uitgeverij Hachette. Deze uitgeverij ziet en erkent zijn intelligentie en hij wordt chef van de publiciteit. In die hoedanigheid maakt hij kennis met belangrijke Franse schrijvers als Sainte-Beuve en Lamartine. Zijn literaire carrière krijgt op dat moment vorm. Twee jaar later, als vierentwintigjarige publiceert hij zijn eerste werk: Contes à Ninon, verhalen voor Ninon. Al snel, in 1867 en 1868 publiceert hij zijn twee grote realistische romans: Thérèse Raquin en Madeleine Férat.
Zola zoekt koortsachtig naar een leitmotiv voor zijn boeken. Zo ontstaat het simpele en geniale idee om zijn werk te baseren op de wetenschappelijk aandacht van die tijd, namelijk het ontrafelen van aanleg en omgeving. Vanaf februari 1869, hij is dan nog geen negenentwintig jaar, begint hij de schets te maken van een monumentaal levenswerk, de cyclus van de Rougon-Macquart, waarvan de eerste roman in 1871 verschijnt: Het fortuin van de Rougons. Hij weet niet hoeveel delen het zal worden, maar wanneer hij sterft heeft hij in vierentwintig jaar twintig delen geschreven. Hij schreef de cyclus met de kracht van de wetenschapper en de verve van de romancier en de vastbeslotenheid van een gedreven man die zijn voornemen tot een goed einde wil brengen.
De erkenning voor zijn werk komt langzaam op gang en wordt al snel vermengd met de schok die zijn publiek ervaart bij het meedogenloze realisme in zijn romans. In de loop van de publicatie van de Rougon-Macquart worden de boeken van Zola op de Index librorum prohibitorum gezet, de lijst van boeken die de Rooms-Katholieke Kerk zijn gelovigen verbood te lezen. De eerste index was van 1529; pas in 1966 was het niet meer verboden de boeken van de lijst te lezen en stonden er geen ernstige straffen meer op, zoals excommunicatie – uitstoten uit de kerkelijke gemeenschap –, maar de index bestaat nog. Deze index was erg invloedrijk en jarenlang waren boeken van schrijvers die op de index stonden moeilijk verkrijgbaar.
Zola kwam uiteindelijk met zijn gehele oeuvre, opera omnia, op de index te staan. Maar ook de staat, de Franse regering censureert de boeken van Zola en onderwerpt deze boeken aan een pre-censuur.
Zola had een literaire vriendenkring waar de belangrijkste auteurs van die tijd deel van uitmaakten. Schrijvers als Guy de Maupassant en Paul Alexis, en de schilder Paul Cézanne die Zola uit zijn jeugd kende en de centrale figuur is in deel XIV, L’oeuvre, Het meesterwerk. Op het einde was alleen Paul Alexis hem nog trouw.
Daarnaast was Zola actief als letterkundige en schreef theoretische stukken over de literatuur en muntte de term en stroming naturalisme. Hierbij ging het om het realistisch weergeven, in de literatuur, van de menselijkheid in al zijn toonaarden. Hij ontwikkelde zich als een socialist. Na de Rougon-Macquart , waarvan het laatste deel in 1893 werd gepubliceerd, start hij nieuwe cycli. De trilogie over De drie steden (Lourdes, Rome en Parijs) en de quadrilogie van De vier Evangeliën (Vruchtbaarheid, Werk, Waarheid en Rechtvaardigheid), waarvan de vierde voortijdig afgebroken is door zijn overlijden. Ook hier is de rode draad een familie; in de trilogie gaat het om Pierre Froment en in de quadrilogie om zijn vier zonen. Zijn affiniteit met de creatieve stroming van het naturalisme komt voort uit zijn behoefte dicht bij de waarheid te blijven. Een behoefte van een mens is echter niet altijd hetzelfde als wat die mens kan uitvoeren. Hij had twee grote liefdes in zijn leven : Gabrielle-Alexandrine Meley en Jeanne Rozerot. Met de eerste huwde hij in 1870, een huwelijk dat kinderloos bleef; met de tweede had hij een geheime relatie vanaf 188 en met haar kreeg hij twee kinderen met de namen: Denise Emile-Zola (1889) en Jacques Emile-Zola (1891). Deze relatie kwam na enkele jaren aan het licht en zijn vrouw Gabrielle-Alexandrine accepteert de relatie.
Steeds staat Zola op de literaire barricaden; hij is zijn tijd ver vooruit; hij stelt misstanden aan de kaak in iedere roman: van regering en kerk, van het grote geld, van het grootwinkelbedrijf tot aan misbruik van arbeiders in de mijnen en misbruik van vrouwen door mannen. De cyclus van de Rougon-Macquart geeft niet alleen inzicht in de mens, maar ook in zijn omgeving. Germinal bijvoorbeeld, deel XIII van de cyclus Rougon-Macquart geeft een indringend beeld van het werken in de mijnen. Het is juist door zijn feilloze en realistische, en ook literaire beschrijving dat de mijnwerkers de naam van het boek scandeerde toen zij achter de zijn kist liepen op weg naar de bijzetting van zijn as in het beroemde Panthéon in Parijs op 4 juni 1908, zes jaar na zijn overlijden: Germinal!
Ook als journalist vocht hij tegen het onrecht door de brief J’accuse (Ik beschuldig…!) te publiceren in de gezaghebbende krant van die tijd: L’Aurore, dat een brief behelst aan de president van de republiek, waarin Zola de missstanden rond de ten onrechte beschuldigde Frans-Joodse officier Dreyfuss, een zaak die door Zola bekend is geworden als L’Affaire Dreyfuss. Deze affaire is mogelijk de oorzaak van het overlijden van Zola door loodvergiftiging, waarvan gedacht wordt dat het een moord op Zola was vanwege zijn strijd voor Dreyfuss die door Zola’s werk bevrijd werd uit de gevangenis en op de begrafenis van Zola, zijn redder aanwezig was. De vrouw van Zola, Gabrielle-Alexandrine kwam op tijd bij bewustzijn en is aan de dood ontsnapt.
Zola vormt het geweten van de negentiende-eeuwse fin-de-siècle, niet alleen in Frankrijk, maar ook in de landen eromheen.