Он с юных лет участвовал в революционном движении, а в 1901 году стал членом РСДРП и в связи с преследованием полиции за организацию стачек рабочих в Новороссийске в 1902‐м эмигрировал в Берлин. Затем жил в Париже и Берне, где в 1903 году познакомился с Лениным и стал одним из близких к нему соратников из партии.
Он долгое время был его постоянным представителем в социалистических организациях Европы. На II съезде РСДРП в 1903 году Зиновьев поддержал позицию Ленина, примкнув к большевикам, после чего вернулся на родину и вел активную пропагандистскую работу на Украине. В 1904 году из-за болезни выехал в Европу и поступил на химический факультет Бернского университета, но прервал учёбу для участия в революции 1905–1907 годов.
В России он был избран членом Петербургского горкомитета РСДРП, но из-за новых приступов болезни вернулся в Берн и поступил на юридический факультет, но периодически приезжал в Петербург. Был избран в состав ЦК, получил больше всех голосов после Ленина и стал одним из редакторов подпольных газет «Социал-демократ» и «Вперёд».
В 1908 году был арестован, но через три месяца освобождён из-за болезни и вместе с Лениным выехал на территорию австрийской Галиции. Через десять лет, 3 апреля 1917 года, Ленин и Зиновьев со второй женой Златой Лилиной и его первая жена Сарра Равич возвратились в Россию в опломбированном вагоне. В июле 1917 года он вместе с Лениным скрывался от преследований Временного правительства в шалаше на озере Разлив. В списке выборов в Учредительное собрание он шёл вторым после Ленина.
10 (23) октября на закрытом заседании большевистского ЦК он вместе с Каменевым выступил против ленинской резолюции о вооружённом восстании и проголосовал против свержения Временного правительства в ходе восстания, считая это преждевременным. Зиновьев и Каменев также были против большинства членов ЦК и своим выступлением в органе меньшевиков «Новая жизнь» фактически передали Временному правительству планы большевиков и левых эсеров.
Ленин назвал действия Зиновьева и Каменева предательскими: «Каменев и Зиновьев выдали Родзянко и Керенскому решение ЦК своей партии о вооружённом восстании…» Поэтому руководство большевиков хотело исключить их из партии, но ограничились запретом выступать от имени ЦК. Лениным в своем «Завещании», говоря о возможных преемниках во власти, подчеркнул: «Октябрьский эпизод Зиновьева и Каменева, конечно, не являлся случайностью».
После Октябрьского вооружённого восстания, 29 октября, Всероссийский исполнительный комитет железнодорожников начал забастовку с требованиями формирования из партий эсеров, меньшевиков и большевиков социалистического правительства без участия в нём Ленина и Троцкого.
Зиновьев, Каменев, Ногин и Рыков выступили за переговоры с Викжелем и исполнение его требований для объединения всех социалистических сил для противостояния контрреволюции и склонили на свою сторону большинство. Но поражение выступления Керенского — Краснова на подступах к Петрограду позволило Ленину и Троцкому прервать переговоры с профсоюзом.
В ответ 4 ноября Зиновьев, Каменев, Рыков, Ногин и Милютин подали заявления о выходе из состава ЦК. Ленин осудил их, назвав «дезертирами». Однако Зиновьеву было разрешено вернуться в политику, и с декабря 1917 по март 1918 года он был председателем Петроградского (Ленинградского) Совета и на протяжении Гражданской войны занимал посты председателя Совнаркома Петроградской и Северной коммун, председателя Комитета революционной обороны Петрограда и члена Реввоенсовета 7‐й армии.
Когда петроградские рабочие призвали в ответ на убийства Урицкого, Володарского и покушение на Ленина начать «красный террор», Зиновьев отказался. Ленин за это подверг Зиновьева резкой критике. Зиновьев руководил обороной города от белых армий Юденича, но Троцкий считал его посредственным военным деятелем, возможно из-за личной неприязни к нему.
Как руководитель Петрограда Зиновьев имел большие полномочия и выступил против решения Ленина перенести столицу Советской России в Москву. Но после поддержки Ленина в вопросе о подписание Брестского мира с Германией и Австро-Венгрией в 1918 году его вернули в состав ЦК. В 1919 году Зиновьев был избран членом Политбюро без права голоса.
После этого партия доверила ему пост председателя Исполкома Коммунистического интернационала, где он проработал до 1926 года, откуда ушёл в результате конфликта со Сталиным. Зиновьева называли «вождём Коминтерна», где он поощрял фракционные склоки и ввёл термин «социал-фашизм» по отношению к социал-демократическим партиям Западной Европы.
Однако во время Гражданской войны и после неё Зиновьев сам был «революционным диктатором» Петрограда с неограниченными полномочиями и выступал как главный организатор политики «красного террора» против петроградской интеллигенции и бывшего дворянства, вплоть до полного физического уничтожения «эксплуататорских классов».