1912. május 13-án született Budapesten. Apja Várkonyi Titusz újságíró, a Világ című folyóirat, majd a Magyar Nemzet színikritikusa volt, kezdetben maga is újságírói vagy irodalmi pályára készült. Már középiskolás korában lapok, folyóiratok közölték versfordításait és írásait, Moliére három darabját is átültette magyarra. Folyékonyan beszélt angolul, németül, olaszul, franciául, és élete végén a spanyol nyelvbe is belekóstolt. Végül mégis a színi pályát választotta, és 1931-ben megkezdte tanulmányait a Színművészeti Akadémián. 1934-ben, diplomájának megszerzése után a Nemzeti Színház szerződtette. Apáthi Imrével, Gobbi Hildával, Major Tamással együtt annak a nemzedéknek a tagja volt, amely új színt vitt a magyar színházi életbe. A fasizmus ellen fellépő, baloldali gondolkodású Várkonyi Zoltánt 1941 júliusában elbocsátotta a Nemzeti, de Pünkösti Andor, a Madách Színház direktora azonnal szerződtette. Ott aztán eljátszhatta leghíresebb szerepeit: Pirandello IV. Henrikjét és Shakespeare Hamletjét. A közönség körében is népszerű színész 1944-ben felkerült a Gestapo halállistájára, bujkálnia kellett. A Vígszínház pincéjében húzta meg magát, az előadásokat a zsinórpadlásról nézte meg.

Sokszor kellett harcolnia a kultúrpolitika korifeusaival (MTI Fotó: Várkonyi László)

A második világháború utáni színházi élet vele kezdődött: 1945. január 28-án Budán még dörögtek a fegyverek, az Izabella téri Magyar Színház épületének tetején beesett a hó, és Várkonyi azt kiáltotta a télikabátos nézőknek: „Élünk!” Azonnal hozzálátott a társulatszervezéshez, a Művész Színház 1945. április 1-jén nyitotta meg kapuit a Paulay Ede utcában. Az igazgató, aki nemcsak játszott, de rendezett is, egykori kiváló színésztársait (Tolnay Klárit, Uray Tivadart) szerződtette, és ifjú tehetségeket is útjukra indított (Darvas Ivánt, Pécsi Sándort). Az igényesen szórakoztató intézmény a polgári színház legjobb hagyományait fejlesztette tovább, könnyedség, játékosság, nagyvonalúság jellemezte. Várkonyi azt vallotta, hogy a művészet a közönségért van, üres széksorok nem ösztökélnek semmire.

Bár politikailag az akkori rendszer elkötelezettje volt, nem bizonyult eléggé „taktikusnak”, egyáltalán nem szerepelt színháza repertoárján szovjet darab. A Művész Színházat 1949-ben államosították, majd megszüntették, társulatát „szétosztották”. 1950-ben ismét a Nemzeti Színházhoz, régi barátja, Major Tamás igazgatása alá került, ahol két év megszakítással – 1951-53-ban a Magyar Néphadsereg Színháza (Vígszínház) főrendezője volt – 1962-ig tevékenykedett. Erre az időszakra esik két Kossuth-díja (1953, 1956), érdemes és kiváló művészi címe (1955, 1962). 1962-től kilenc éven át volt a nevét visszakapó Vígszínház főrendezője, majd 1971-től haláláig igazgatója. A Szent István körúti színházat és annak kamaraszínházát, a Pesti Színházat az új magyar dráma jelentős műhelyévé tette, többek között Csurka István, Szakonyi Károly darabjai arattak itt sikert, de Csehov, Miller és Albee műveit is műsoron tartotta. Sokszor kellett harcolnia a kultúrpolitika korifeusaival, a Pisti a vérzivatarban című Örkény-darab bemutatásáért például évekig küzdött. Ez lett aztán utolsó rendezése, amelyet betegsége miatt félbe kellett hagynia.

A Foto Haber forgatásán (MTI Fotó: Bojár Sándor)

Becsülte a tehetséget, kiváló, erős társulatot épített, színháza telt házakat vonzott. Ő maga inkább évekre lemondott a játékról, és olyan egyéniségeknek adott teret, mint Ruttkai Éva, Bulla Elma, Sulyok Mária, Latinovits Zoltán, Páger Antal, Somogyvári Rudolf, Tordy Géza, Darvas Iván. Olykor összetűzésekbe keveredett színészeivel, néha bántó és nyers volt velük, de Latinovits kivételével – és ez sem rajta múlt – mindegyikükkel kibékült. 1934-től filmezett, szerepei közül kiemelkedik a Don Juan legutolsó kalandjában (1958) a legendás spanyol lovag ironikus ábrázolása és A kőszívű ember fiai (1965) vérszomjas Haynau tábornoka. Nevéhez húsznál több rendezés is fűződik, köztük olyan nagy sikerű filmek, mint a Foto Háber című krimi, valamint A kőszívű ember fiai, az Egy magyar nábob, a Kárpáthy Zoltán, az Egri csillagok és a Fekete gyémántok című történelmi „képeskönyvek”.

Filmjeiben rendre megjelent egy-egy negatív figura jelmezébe bújva. Kiváló intrikus és gonosz tudott lenni. A kritika néha fanyalogva fogadta, kommersznek minősítette alkotásait, de a teltházas vetítések azt bizonyították, hogy meglévő közönségigényt elégítettek ki a látványosan feldolgozott romantikus történetek. A magyar irodalom klasszikusainak filmváltozatai ma is újra meg újra képernyőre kerülnek. 2018-ban, ötven év után újra mozikba került a felújított Egri csillagok (1967-1968), a magyar filmgyártás addigi legnagyobb produkciója.

Az Egri csillagok felvételének szünetében. A forgatás helyszíne a Pilisborosjenőn felépített korhű környezet (MTI Fotó: Tormai Andor)

1945-től tanított a Színház- és Filmművészeti Főiskolán, melynek 1974-től haláláig rektora is volt. Kiváló pedagógusként nemcsak a mesterség fortélyait adta át tanítványainak, hanem személyes példájával, hivatásszeretetével is nevelt. Kitalálta és kiharcolta a gimnáziumi színházi osztályok indítását, amelyek halála után elsorvadtak. Özvegye, Szemere Vera 1984-ben díjat alapított emlékére, melyet a Vígszínház egy-egy dolgozójának ítélnek évente. Fiuk, Várkonyi Gábor rendező lett. A Vígszínház előcsarnokában mellszobor, a Színház- és Filmművészeti Egyetemen relief őrzi emlékét. Emléktábláját 2002-ben avatták fel Budapesten, II. kerületi egykori lakóháza falán. 2012-ben, születésének centenáriuma alkalmából több kiállítást rendeztek életéről.