Nato a Luzzara (RE) nel settembre 1902, fra il 1930 ed il 1942 rivela la sua singolare personalità, ricca di fantasia e di umorismo surreale, in una vasta ed importante produzione giornalistica e letteraria. Oltre al suo libro d'esordio (Parliamo tanto di me - 1931) i suoi più noti lavori letterari sono I poveri sono matti (1937), Io sono il diavolo (1941), Totò il buono (1943) e Straparole (1967).

Esordisce come soggettista e sceneggiatore cinematografico alla metà degli anni Trenta (Daròun milione - 1935 - di Mario Camerini), affermandosi in seguito con Quattro passi tra le nuvole (1942) di Alessandro Blasetti e con I bambini ci guardano (1943) di Vittorio De Sica, precursori del neorealismo.

In tale ambito, proseguendo il sodalizio artistico con V. De Sica, fornisce un vasto ed articolato quadro dell’Italia del dopoguerra con film quali Sciuscià (1946), Ladri di biciclette (1948) e Umberto D. (1952), in la sua propensione per un cinema antiromanzesco e cronachistico - teorizzato nella poetica del «pedinamento del coinquilino», ovverosia nella registrazione diretta della vita quotidiana di un uomo qualunque - trova una magistrale realizzazione.

Frutto di ambiziosi e radicali esperimenti risultano alcune opere ad episodi degli anni immediatamente successivi (Amore in città e Siamo donne, entrambi del 1953, Le italiane e l’amore - 1961 -, I misteri di Roma - 1963), alternando la collaborazione con A. Blasetti (Prima comunione - 1950), Luchino Visconti (Bellissima - 1951), Gianni Franciolini (Buongiorno elefante! - 1952), Giuseppe De Santis (Roma ore 11 - 1952) e tentativi di imprimere nuove svolte alla sua collaborazione con V. De Sica (Miracolo a Milano - 1951 -, L’oro di Napoli - 1954 -, Il tetto - 1956).

Una volta esaurita l’esperienza neorealista, di cui è stato fra i protagonisti più consapevoli e rappresentativi, la sua produzione vira verso il campo commerciale, sia pur conservando un alto livello (La ciociara - 1960 -, tratto da Alberto Moravia, Ieri, oggi, domani - 1963 -, Matrimonio all’italiana - 1964 -, I girasoli - 1968 -, Il giardino dei Finzi Contini - 1970 -, tratto dal libro omonimo di Giorgio Bassani, Lo chiameremo Andrea - 1972 -, Una breve vacanza - 1973 -, Il viaggio - 1974 -, tutti diretti da V. De Sica).

In due occasioni ha lavorato dietro alla macchina da presa: la prima volta firmando (insieme a Francesco - “Citto” - Maselli) Storia di Caterina (1953), episodio di Amore in città, interessante per la fusione fra finzione e realtà e per l’ipotesi di fondare una «rivista cinematografica» a cadenza semestrale con l’obiettivo di registrare in presa diretta (e sovente con la macchina da presa nascosta) i mutamenti e le trasformazioni del costume; la seconda, quasi alla fine della sua lunga carriera, con La veritàaaa (1982), da lui scritto, diretto ed interpretato, e surreale e poetico apologo ricco di spunti polemici e di trovate registiche.

Fra gli altri film da lui scritti ricordiamo San Giovanni Decollato (1940) di Amleto Palermi, Una famiglia impossibile (1940) di Carlo Ludovico Bragaglia, È caduta una donna (1941) di Alfredo Guarini, Teresa Venerdì (1941) di Vittorio De Sica, La scuola dei timidi (1941) di C. L. Bragaglia, Quarta pagina (1942) di Nicola Manzari, Il birichino di papà (1943) di Raffaello Matarazzo, C’è sempre un ma! (1943) di Luigi Zampa, Romanzo a passo di danza (1943) di Giancarlo Cappelli, La porta del cielo (1944) di V. De Sica, Canto, ma sottovoce… (1945) di Guido Brignone, La freccia nel fianco (1945) di Alberto Lattuada, Biraghin 1946) di Carmine Gallone, Un giorno nella vita (1946) di Alessandro Blasetti, Il marito povero (1946) di Gaetano Amata, L’angelo e il diavolo (1946) di Mario Camerini, Il mondo vuole così (1946) di Giorgio Bianchi, Roma città libera (1946) di Marcello Pagliero, Caccia tragica (1947) di Giuseppe De Santis, Vent’anni (1949) di G. Bianchi, Le mura di Malapaga (1949) di René Clement, Il cielo è rosso (1950) di Claudio Gora, È più facile che un cammello… (1950) di L. Zampa, È primavera... (1950) di Renato Castellani, Mamma mia che impressione! (1951) di Roberto Savarese, 5 poveri in automobile (1952) di Mario Mattoli, Il cappotto (1952) di A. Lattuada, Un marito per Anna Zaccheo (1953) di G. De Santis, Stazione Termini (1953) di V. De Sica, La passeggiata (1953) di Renato Rascel, Donne proibite (1953) di Giuseppe Amato, Piovuto dal cielo (1953) di Leonardo De Mitri, Alì Babà (1954) di Jacques Becker, Suor Letizia (1956) di Mario Camerini, Amore e chiacchiere (1957) di A. Blasetti, La donna del giorno (1957) di Francesco Maselli, Nel blu dipinto di blu (1959) di Piero Tellini, Il rossetto (1960) di Damiano Damiani (al suo esordio alla regia), La guerra (1960) di Veljko Bulajic, Il sicario (1961) di D. Damiani, Il giudizio universale (1961) di V. De Sica, il film d’animazione La lunga calza verde (1961) di Roberto Gavioli, La riffa (1962) di V. De Sica, episodio di Boccaccio ’70, I sequestrati di Altona (1962), Il boom (1963), Un mondo nuovo (1965),  Caccia alla volpe (1966), Una sera come le altre (1967), episodio de Le streghe, Sette volte donna (1967), Amanti (1968), tutti diretti da V. De Sica. 

Curioso ed instancabile sperimentatore, sovente in bilico fra il “dovere” del realismo e le tentazioni della favola, Cesare Zavattini, grazie anche ad un sentimento della realtà nutrito di schietta passione per le cose della vita (ma anche di un irriducibile spirito critico, che gli rendeva impossibile rimanere in silenzio di fronte alle ingiustizie della società), è senz’altro una fra le figure cardine del cinema italiano del secondo dopoguerra.

Nel corso della sua carriera ha vinto quattro Nastri d’Argento (per Ladri di biciclette di Vittorio De Sica, Prima comunione di Alessandro Blasetti, È primavera... di Renato Castellani e Il tetto di V. De Sica) ed ottenuto quattro Nomination all’Oscar per la Miglior Sceneggiatura (per Sciuscià, Ladri di biciclette e Umberto D. di V. De Sica).

Zavattini fu una figura a dir poco eclettica, di “multiforme ingegno”. Nel 1952 realizza un progetto con il celebre fotografo statunitense Paul Strand. L'idea era quella di raccontare la vita quotidiana di un paese italiano come specchio dello spirito di un popolo. L'opera verrà pubblicata da Einaudi (Torino) nel 1955 con il titolo Un paese ed è considerata uno fra i classici della storia della fotografia in Italia.

Si cimenta inoltre nella poesia. Una menzione particolare meritano il poemetto Toni Ligabue (1967), sull'infelice pittore “naif” Antonio Ligabue e la serie di poesie scritte in dialetto emiliano, dal titolo Stricarm' in d'na parola (Stringermi in una parola). Il libro, pubblicato a Milano nel 1973, fu definito da Pier Paolo Pasolini «bello in assoluto».

A Luzzara, nel 1967, istituisce il Premio dei Naïfs e dà origine al primo - ed unico - Museo Nazionale delle Arti Naïves. Oltre che scrittore, sceneggiatore (cinematografico e di fumetti), commediografo, poeta, animatore culturale, promotore di cooperative culturali e di circoli del cinema, Zavattini è stato anche pittore.

Nel ’76 accetta l'invito da parte di Radio Rai di condurre Voi ed io, punto a capo, una trasmissione di varia attualità che andrà in onda per venti puntate dalla casa romana dello scrittore (su via Sant’Angela Merici 40, a mezza strada fra la via Nomentana ed il Ponte Lanciani, dove ha vissuto per circa cinquant’anni, dal 1940 al 1989).

Nel ’79 contribuisce alla fondazione dell'Archivio Audiovisivo del Movimento Operaio e Democratico, di cui sarà presidente per un decennio (ovverosia fino alla sua morte) e che lui stesso definirà «un archivio più del presente che del passato». Nello stesso anno gli viene conferito il Premio Ennio Flaiano per la sceneggiatura e per il complesso della produzione artistica.

Nel dicembre 1985 ottiene la cittadinanza onoraria di Alatri (FR).

Collezionista d'arte, Zavattini si era specializzato nella raccolta di mini-quadri (di dimensioni 8x10 cm), ma anche nell'organizzazione di raccolte per altri (la Collezione 50 pittori per Roma promossa per il produttore Caramelli, la Collezione I Miti Moderni (o del Dopoguerra) per Vittorio De Sica oppure la Collezione Isa Miranda).