Er wurde in Elea an der tyrrhenischen Küste Süditaliens geboren, einer von Phokaiern gegründeten Kolonie, die von griechischen und italischen Kontakten geprägt war. Politik und Seehandel der Region förderten den Austausch von Ideen zwischen Sizilien, Italien und dem griechischen Festland.

Als Jugendlicher begegnete er der eleatischen Tradition, die strenge Argumentation über sinnliche Erscheinungen stellte. Lokale Lehrer und städtische Würdenträger förderten eine Kultur, in der öffentliche Debatte und Schlussfolgern zentral für Bildung und Ansehen waren.

Er studierte intensiv bei Parmenides und übernahm die These, dass das wahre Sein eins, ungeworden und unveränderlich ist. Diese Verbindung machte Zenon zu einem der wichtigsten Verteidiger des eleatischen Monismus gegen Denker, die Vielheit und Bewegung behaupteten.

Er verfeinerte eine Argumentationsweise, die spätere Philosophen als Widerlegung durch Widerspruch beschrieben, indem er Gegner zu Konsequenzen drängte, die sie für unmöglich hielten. Dieser Ansatz stärkte die Dialektik in der griechischen Philosophie und verlagerte Debatten hin zu logischer Struktur und Konsistenz.

Er entwarf paradoxe Beweisführungen gegen diejenigen, die behaupteten, dass viele Dinge in derselben Weise existieren wie das Sein. Indem er zeigte, dass das Viele zugleich unendlich groß und unendlich klein sein müsste, griff er die Kohärenz gängiger Annahmen über Größe und Ausdehnung an.

Er entwickelte Argumente, die später als Dichotomie, Achilles und die Schildkröte, der Pfeil und das Stadion bezeichnet wurden und intuitive Bewegung in ein logisches Rätsel verwandelten. Die Paradoxien zwangen das Publikum, sich mit Teilbarkeit, Zeit und der Bedeutung des „Durchlaufens“ einer Strecke auseinanderzusetzen.

Antike Berichte sagen, er habe ein Buch verfasst, das Parmenides helfen sollte, indem es Gegner angriff, statt eine neue Kosmologie zu entwerfen. Es argumentierte, dass die Annahme von Vielheit oder Bewegung zu Widersprüchen führt und der eleatische Monismus dadurch vergleichsweise stabil und vernünftig erscheint.

Sein Ruf wuchs als scharfsinniger Debattierer, der Gegner mit präzise geführten Fragen und überraschenden Folgerungen in Verlegenheit bringen konnte. In der konkurrenzbetonten Stadtkultur von Magna Graecia steigerten solche intellektuellen Siege das Ansehen der eleatischen Schule.

Platon schilderte später einen Besuch, bei dem Parmenides und Zenon während eines großen religiösen Festes nach Athen kamen und eleatische Argumente einem neuen Publikum vortrugen. Die Erzählung zeigt Zenon im Gespräch mit bedeutenden Athenern und unterstreicht das Prestige ihrer intellektuellen Mission.

Berichten zufolge las er in Athen aus seinem Werk vor, wo geübte Zuhörer jede Schlussfolgerung prüften und Präzisierungen einforderten. Diese Begegnungen halfen, eleatische Logik in die breitere griechische Philosophie einzubinden und beeinflussten, wie spätere Denker Probleme von Sein und Wandel formulierten.

Seine Paradoxien lenkten die Aufmerksamkeit darauf, ob Raum und Zeit unendlich teilbar sind oder aus unteilbaren Einheiten bestehen. Indem er zur Wahl zwischen konkurrierenden Annahmen zwang, prägte er spätere Diskussionen in Mathematik und Naturphilosophie, von Aristoteles bis zu hellenistischen Kommentatoren.

Nach weiteren Reisen soll er nach Elea zurückgekehrt sein, um dessen intellektuellen Ruf zu bewahren und jüngere Gesprächspartner auszubilden. Sein Stil betonte diszipliniertes Fragen und den sorgfältigen Umgang mit Prämissen, wodurch Debatte zu einem Werkzeug philosophischer Klärung wurde.

Spätere antike Quellen verbinden ihn mit der Opposition gegen einen eleatischen Tyrannen und zeichnen ihn als politisch mutig. Ob ausgeschmückt oder nicht, spiegelt die Überlieferung die griechische Erwartung, dass Philosophen auch Hüter bürgerlicher Freiheit sein könnten.

Erzählungen behaupten, er sei wegen einer Verschwörung verhaftet und hart verhört worden und habe sich geweigert, Verbündete zu verraten. Die dramatischen Berichte, von späteren Autoren wiedergegeben, stellen ihn als Beispiel unbeugsamer Standhaftigkeit dar, auch wenn die Details in den antiken Zeugnissen stark variieren.

Einige Versionen schildern, wie er während des Verhörs listig vorging und versuchte, die Anschuldigungen gegen die Unterstützer des Tyrannen zu wenden. Die Episode, ob historisch oder legendär, wurde zu einer moralischen Erzählung über Loyalität und die furchtlose Standhaftigkeit eines Philosophen.

Antike Quellen sind sich über die genauen Umstände seines Todes uneinig, doch viele verorten ihn in Elea nach einer politischen Konfrontation. Sein Nachleben in der griechischen Literatur betonte die Kraft des Arguments und die verstörende Wirkung von Paradoxien, die selbstgefällige Überzeugungen erschüttern.

Platon bewahrte Zenons Ruf, indem er ihn als brillanten Verbündeten des Parmenides darstellte, während Aristoteles die Bewegungsparadoxien in seiner Physik sorgfältig ordnete und kritisierte. Durch ihre Aufmerksamkeit wurde Zenon zu einer kanonischen Figur in Debatten über Kontinuität, Unendlichkeit und Begründung.

Spätere griechische Kommentatoren, mittelalterliche Gelehrte und moderne Philosophen kehrten wiederholt zu seinen Paradoxien zurück, wenn es um Grenzwerte, Infinitesimale und das Wesen der Zeit ging. Seine Argumente wurden zu Bezugspunkten dafür, wie strenge Logik alltägliche Intuitionen über die Wirklichkeit umstürzen kann.