La impresionante carrera de Zatopek se inició de forma puramente anecdótica, cuando trabajaba en las fábricas de calzados Bata, empresa que patrocinaba cada año una carrera en la que el pueblo estaba poco menos que obligado a competir. Arrastrado hasta la línea de salida, no tuvo más remedio que correr y, ante su sorpresa quedó segundo, lo que le impulsó a participar en otras carreras. Él mismo creó su propio sistema de entrenamiento, que consistía en hacer distancias cortas, lo que le permitió aumentar de forma gradual su velocidad.

Al terminar la Segunda Guerra Mundial, Zatopek se enroló en el ejército para seguir la carrera militar, y alcanzó el grado de coronel. Se dio a conocer en el atletismo internacional durante los Campeonatos de Europa de 1946, celebrados en Oslo, donde fue quinto en los 5.000 metros. Dos años más tarde vinieron los Juegos Olímpicos de Londres, en los que ganó la medalla de oro en 10.000 metros con un nuevo récord olímpico (29 minutos, 59 segundos y 6 centésimas) que dejó atónito al público del estadio, y se llevó la plata en los 5.000 metros. En los cuatro años anteriores a los Juegos de Helsinki 52, batió cinco veces el récord mundial de los 10.000 metros, una vez el de las diez millas, dos el de los veinte kilómetros y otras dos el de la hora y una el de los treinta kilómetros.

En esta segunda cita olímpica, el oficial checo se convirtió de nuevo en el único ganador de las pruebas de 10.000 y 5.000 metros con sendas plusmarcas mundiales (29 min, 17 seg, 0 cent y 14 min, 06 seg y 6 cent), lo que igualaba la proeza del finlandés Hannes Kolehmainen; también ganó el maratón, prueba que corría por primera vez, con un nuevo el récord olímpico (2 horas, 23 min y 03 seg). Para rematar la gloria de estas Olimpiadas, su esposa, la lanzadora de jabalina Dana Zatopkova, añadió una cuarta medalla de oro a la colección del matrimonio.

Volvió de nuevo a las pistas en Melbourne, en 1956, pero la edad y las lesiones cosechadas en tantos años de duro trabajo lo frenaron frente al argelino Alain Mimoun, que se adjudicó la prueba con una formidable carrera que le mereció el respeto del público y del excampeón que se quitó la gorra para saludarle desde el sexto puesto de la clasificación.

Dos años después, en 1958, se despedía del atletismo en las pistas de Guipúzcoa (España) en el Cross Internacional de Lasarte, con un fulgurante historial deportivo en el que se incluían, además de los títulos citados, dieciocho récords del mundo en nueve especialidades atléticas, batidos entre 1947 y 1950.

En 1997, cuando contaba con setenta y cinco años, fue nombrado "Mejor Atleta del Siglo" durante la reunión internacional que celebra la asociación de atletismo "La Zapatilla de Oro". En sus últimos años trabajó como profesor de Educación Física y mantuvo su cargo en el ejército de la República Checa. Falleció en Praga el 22 de noviembre de 2000 a consecuencia de un derrame cerebral.