남이탈리아 티레니아 해안의 엘레아에서 태어났다. 이 도시는 그리스인들이 세운 식민지로 그리스와 이탈리아계 문화가 교차했으며, 지역의 정치와 해상 교역은 시칠리아와 이탈리아, 그리스 본토 사이에 사상이 퍼지는 데 기여했다.

젊은 시절 그는 감각적 인상보다 엄밀한 논증을 중시하는 엘레아 전통을 접했다. 엘레아의 교사들과 시민 원로들은 공개 토론과 추론을 교육과 명예의 중심으로 삼는 문화를 길렀다.

엘레아의 파르메니데스에게서 실재는 하나이며 생겨난 적도 없고 변하지도 않는다는 주장을 깊이 배웠다. 이 관계를 통해 제논은 다수성과 운동을 주장하는 사상가들에 맞서 엘레아 학파의 일원론을 방어하는 핵심 옹호자가 되었다.

그는 후대 철학자들이 귀류법이라 부르는 논증을 정교하게 다듬어, 상대가 받아들이기 어려운 결론을 끝까지 인정하도록 압박했다. 이 방식은 그리스 철학에서 변증술의 위상을 높이고 논쟁의 초점을 논리적 구조와 일관성으로 옮겨 놓았다.

그는 많은 것들이 실재와 같은 방식으로 존재한다고 주장하는 이들을 겨냥해 역설적 논증을 구성했다. 다수가 존재한다면 동시에 무한히 크고 무한히 작아야 한다고 몰아붙이며, 크기와 양에 대한 상식적 가정의 일관성을 공격했다.

그는 훗날 이분법, 아킬레우스와 거북이, 화살, 경기장으로 불리게 되는 논증들을 발전시켜 직관적인 운동을 논리적 수수께끼로 바꾸었다. 이 역설들은 거리의 분할 가능성, 시간, 그리고 어떤 거리를 '가로지른다'는 말의 의미를 정면으로 묻도록 만들었다.

고대 전승에 따르면 그는 새로운 우주론을 제시하기보다 반대자를 공격하는 방식으로 파르메니데스를 돕기 위한 책을 썼다. 다수성이나 운동을 받아들이면 모순에 빠진다고 주장하여, 엘레아 학파의 일원론이 비교적 더 안정적이고 합리적으로 보이게 했다.

그는 날카로운 질문과 뜻밖의 결론으로 상대를 곤란하게 만드는 뛰어난 논쟁가로 명성이 커졌다. 대그리스의 경쟁적인 시민 문화에서 이런 지적 승리는 엘레아 철학 학파의 위상을 높였다.

플라톤은 훗날 주요 종교 축제 기간에 파르메니데스와 제논이 아테네를 방문해 엘레아 학파의 논증을 새로운 청중에게 소개했다고 그렸다. 이 이야기는 그가 유력한 아테네 인사들과 대화했음을 암시하며, 그들의 지적 사명이 지닌 위신을 강조한다.

전승에 따르면 그는 아테네에서 자신의 저술을 낭독했고, 숙련된 청중은 추론의 매 단계마다 따져 묻고 설명을 요구했다. 이러한 만남은 엘레아식 논리를 그리스 철학 전반으로 스며들게 하여, 존재와 변화의 문제를 다루는 방식에 영향을 주었다.

그의 역설은 공간과 시간이 무한히 분할될 수 있는지, 아니면 더 이상 나눌 수 없는 단위로 이루어져 있는지에 관심을 집중시켰다. 상충하는 가정들 사이에서 선택을 강요함으로써 그는 아리스토텔레스에서 헬레니즘 주석가들에 이르기까지 수학과 자연철학의 논의를 형성했다.

여러 지역을 두루 다닌 뒤 그는 엘레아로 돌아와 도시의 지적 명성을 유지하고 젊은 토론자들을 길러냈다고 여겨진다. 그의 방식은 엄격한 문답과 전제의 신중한 취급을 강조하여, 논쟁을 철학적 정련의 도구로 만들었다.

후대 고대 자료들은 그를 때로 네아르코스라 불리는 엘레아의 폭군에 대한 반대 운동과 연결지어, 정치적으로도 용기 있는 인물로 묘사한다. 사실 여부가 과장되었더라도, 이는 철학자가 시민 자유의 수호자로 행동할 수 있다는 그리스적 기대를 반영한다.

전승에 따르면 그는 음모 혐의로 붙잡혀 가혹한 심문을 받았으나 동료들을 팔지 않았다고 한다. 후대 작가들이 되풀이한 극적인 이야기는 그를 굳건함의 전범으로 그리지만, 고대 증언들 사이에서 세부는 크게 엇갈린다.

일부 전승은 그가 심문 중 기지를 발휘해 고발을 폭군의 지지자들에게 되돌리려 했다고 전한다. 역사적 사실이든 전설이든, 이 사건은 충성과 철학자가 두려움 없이 견딜 수 있다는 주제를 전하는 도덕적 이야기로 남았다.

고대 자료들은 그의 죽음의 정확한 정황에 동의하지 않지만, 많은 전승은 정치적 대립 이후 엘레아에서 죽었다고 전한다. 그에 대한 그리스 문학의 기억은 논증의 힘과, 역설이 안일한 믿음을 흔드는 불안한 영향력을 강조했다.

플라톤은 그를 파르메니데스의 뛰어난 동맹으로 묘사하며 명성을 보존했고, 아리스토텔레스는 저서에서 운동 역설들을 분류하고 비판적으로 검토했다. 이들의 관심 덕분에 제논은 연속성, 무한, 추론을 둘러싼 논쟁에서 정전적 인물이 되었다.

후대 그리스 주석가들, 중세 학자들, 현대 철학자들은 극한, 무한소, 시간의 본성을 논할 때 그의 역설로 되돌아가곤 했다. 그의 논증은 엄밀한 논리가 일상적 직관을 어떻게 뒤집을 수 있는지 이해하는 기준점이 되었다.