Urodził się 20 maja 1955 r. w Bielsku-Białej. Studiował historię i filozofię na Uniwersytecie Jagiellońskim.
W 1978 r. związał się z krakowską Piwnicą pod Baranami, współpracował Teatrem Starym. Jako kompozytor filmowy zadebiutował w 1981 r. muzyką do filmu „Prognoza pogody” w reż. Antoniego Krauzego zrealizowanego na podstawie opowiadania Marka Nowakowskiego pt. „Zdarzenie w miasteczku”. Trzy lata później rozpoczął stałą współpracę z Krzysztofem Kieślowskim, która trwała do śmierci reżysera w 1996 r.
Sukcesy filmów Kieślowskiego stały się początkiem kariery Preisnera, zarówno w Europie jak i Stanach Zjednoczonych - stał się „kompozytorem filmowców”; pisał muzykę do filmów, m.in. Louise’a Malle’a, Thomasa Vinterberga, Fernando Trueby’ego, Luisa Mandokiego, Léa Poola, Hansa Pettera Molanda, Agnieszki Holland i Waldemara Krzystka.
„Muzyka jest jedyną metafizyką w filmie. Taką bezpośrednią, której nie widzimy, tylko czujemy” – powiedział w jednym z wywiadów. „Dzisiaj reżyserzy podkładają tymczasową ścieżkę dźwiękową i mówią: +No to jakoś tak, w tych miejscach+. Albo kupują muzykę, która już istnieje. W ostatnim filmie Terrence’a Malicka +Song to Song+ pojawia się moja muzyka, tak samo było z +Drzewem życia+. Chociaż akurat Malick wykorzystuję tę muzykę w sposób przemyślany. Ale w większości współczesnych filmów muzyka gra, bo gra – nic więcej. Generalnie mówiąc, moim zdaniem zawód kompozytora muzyki filmowej zmierza ku końcowi” - ocenił.
W 1998 r. Preisner skomponował „Requiem dla mojego przyjaciela” poświęcone pamięci Krzysztofa Kieślowskiego. Był to jego pierwszy utwór na duży skład, pisany z myślą o nagraniach i publicznych wykonaniach. Wkrótce potem ukazał się album z tym nagraniem; pierwsza nie filmowa płyta Preisnera. W 1999 r. Preisner napisał „10 łatwych utworów na fortepian”, które następnie ukazały się na płycie w wykonaniu Leszka Możdżera. W tym samym roku powstał album „Moje kolędy na koniec wieku”, na którym znalazła się między innymi znana „Kolęda dla nieobecnych” z tekstem Szymona Muchy.
W 2005 r. został wybrany przez Davida Gilmoura z Pink Floyd do nowych aranżacji jego dziewięciu piosenek na 40 osobową orkiestrę smyczkową. Płyta Gilmoura „On an Island” z aranżacjami polskiego kompozytora ukazała się w 2006 roku; trasa muzyka Pink Floyd skończyła się koncertem w Stoczni Gdańskiej, Preisner dyrygował wtedy sekcją smyczkową Orkiestry Polskiej Filharmonii Bałtyckiej.
Kolejny duży utwór Preisnera to oparty na biblijnej księdze Hioba „Silence, Night and Dreams” na chór, orkiestrę i solistów z 2007 roku; w nagraniu utworu dla wytwórni EMI Classics udział wzięła Teresa Salgueiro, znana z zespołu Madredeus.
W 2013 r. po wizycie w Muzeum Holokaustu Jerozolimie zrealizował przedsięwzięcie „Diaries of Hope”. „Wtedy po raz pierwszy zobaczyłem ekspozycję dziecięcą, poświęconą pomordowanym dzieciom Holokaustu. Idąc ciemną salą, w której z dala migotały tysiące świec, słuchając nazwisk pomordowanych dzieci i miejsc ich kaźni, przeplatanych co pewien czas śpiewem kantora, byłem zdruzgotany. Czułem dziwny strach. Było to wstrząsające przeżycie” – wspominał kompozytor w wywiadzie przytoczonym przez portal culture.pl.
Zbigniew Preisner jest też producentem muzycznym; ma własne studio nagrań w Niepołomicach. Do jego dzieł jako producenta można zaliczyć m.in. dwie płyty Leszka Możdżera – „Time” oraz „Between Us and the Light”.
Napisał muzykę do ponad 80 filmów fabularnych, dokumentalnych i krótkometrażowych. Za twórczość został uhonorowany wieloma prestiżowymi nagrodami, m.in. otrzymał Los Angeles Critics' Award - tytuł kompozytora roku 1991, 1992 i 1993, Złotą płytę w Paryżu za nagranie muzyki do filmu „Podwójne życie Weroniki” w reż. Krzysztofa Kieślowskiego, dwukrotnie Cesara Francuskiej Akademii Filmowej - w 1995 r. za „Trzy kolory: Czerwony” w reż. Krzysztofa Kieślowskiego i w 1996 r. za „Elisę” w reż. Jeana Beckera, a także Srebrnego Niedźwiedzia za „Wyspę przy ulicy Ptasiej” w reż. Sorena Kragh-Jacobsena na Berlińskim Festiwalu Filmowym.
W 2008 r. roku został uhonorowany nagrodą Międzynarodowego Festiwalu Filmowego Eurazja. W 2016 r. jego muzyka do filmu „The History of Eternity” została nagrodzona Grand Prix Brazylijskiej Akademii Filmowej, zaś w lutym 2017 r. otrzymał Nagrodę Specjalną Polskiego Stowarzyszenia Autorów Zdjęć Filmowych. We wrześniu 2018 r. podczas 34. Międzynarodowego Festiwalu Filmowego w Hajfie został uhonorowany nagrodą za całokształt osiągnięć twórczych w dziedzinie muzyki filmowej.
Artysta otrzymał Nagrodę Ministra Spraw Zagranicznych za promowanie polskiej kultury, Krzyż Oficerski Orderu Odrodzenia Polski oraz Złoty Medal Gloria Artis.
