Biskup Zygmunt Zimowski przyjął święcenia kapłańskie 27 maja 1973 r. Po dwuletnim wikariacie w parafii pw. św. Elżbiety w Starym Sączu został skierowany na studia specjalistyczne z zakresu teologii dogmatycznej na Katolickim Uniwersytecie Lubelskim. Tam uzyskał licencjat z teologii na podstawie pracy o soborowej konstytucji dogmatycznej "Lumen gentium". Zgodnie z wolą bp. Ablewicza kontynuował studia w Innsbrucku w Austrii (ich podjęcie opóźniały władze komunistyczne, które dwanaście razy wzywały duchownego po odbiór paszportu). Ostatecznie w roku 1982 ks. Zimowski uzyskał doktorat z teologii dogmatycznej, a rok później rozpoczął pracę w watykańskiej Kongregacji Nauki Wiary, którą kierował wówczas kard. Joseph Ratzinger (obecnie papież Benedykt XVI).

Zimowski był postulatorem w Kongregacji do Spraw Kanonizacyjnych przy procesach m.in. Karoliny Kózkówny i ks. Romana Sitki. Podejmował też prace nad przygotowaniem "Katechizmu Kościoła Katolickiego", zwłaszcza jego polskiego wydania i współpracował też z Radiem Watykańskim.

W 1988 r. został kapelanem papieża Jana Pawła II, a w 1999 r. prałatem honorowym. W 2002 r. został mianowany przez Jana Pawła II biskupem radomskim. Uroczysta konsekracja biskupia i ingres odbyły się 25 maja 2002 r., a głównym konsekratorem był kard. Joseph Ratzinger. Od października 2007 r. jest członkiem Rady Stałej Konferencji Episkopatu Polski.

Bp Zimowski otrzymał doktorat honoris causa Chrześcijańskiej Akademii Teologicznej w Warszawie. W 2008 roku został odznaczony przez prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego Krzyżem Kawalerskim Orderu Odrodzenia Polski za zaangażowanie na rzecz ratowania żydowskich zabytków cmentarnych.
18 kwietnia został mianowany przewodniczącym Papieskiej Rady Duszpasterstwa Służby Zdrowia i podniesiony do godności arcybiskupa.