Parallèlement à des études de commerce à Cracovie, Zbigniew Cybulski suit des cours d'art dramatique. Après avoir été l'interprète de plusieurs pièces, il fonde une troupe universitaire.
Il obtient son premier rôle au cinéma en 1955 dans un film de Andrzej Wajda, Pokolenie. En 1957, il tourne Wraki de Czelaw et Eva Petelski puis l'année suivante Le huitième jour de la semaine d'Aleksander Ford. Mais c'est avec Cendre et diamants d'Andrzej Wajda qu'il connaît un succès international. Dès lors il devient, lui et ses lunettes fumées, le symbole de toute une génération tout comme un James Dean ou un Marlon Brando ailleurs. Quatre ans plus tard, c'est en France qu'il joue, La poupée (1961). Une mise en scène de Jacques Baratier dans laquelle l'acteur joue le double personnage d'un dictateur et de son assassin. Cette même année 1961, il est l'interprète du sketch polonais L'amour à vingt ans, de Andrzej Wajda. Une fois encore, il représente une génération, celle de la guerre, qui n'a rien à voir avec la jeunesse d'alors. En 1964, Zbigniew Cybulski joue dans une comédie, Giuseppe à Varsovie de Stanislas Lenartowicz, genre qu'il exploite de nouveau dans Le manuscrit trouvé à Saragosse de Wojciech Has. Il tourne encore pendant deux ans avant de mourir accidentellement en pleine gloire à l'âge de 40 ans.
Zbigniew Cybulski a également joué dans de nombreuses pièces de théâtre : Huis clos et Les séquestrés d'Altona de Jean-Paul Sartre.
Courts métrages 1962 | Thé à la menthe (Le) | Pierre Kafian |
Longs métrages| 1954 | Pokolenie Une fille a parlé | Andrzej Wajda |
| 1955 | Kariera | Jan Koecher |
| 1955 | Trzy starty | Stanislaw Lenartowicz |
| 1956 | Tajemnica dzikiego szybu | Wadim Berestowski |
| 1957 | Koniec wojny | Julian Dziedzina, Pawel Komorowski, Walentina Uszycka |
| 1957 | Ósmy dzien tygodnia | Aleksander Ford |
| 1957 | Wraki | Czeslaw Petelski, Ewa Petelska |
| 1958 | Popiol i diament Cendres et diamants | Andrzej Wajda |
| 1959 | Krzyz walecznych Croix de guerre | Kazimierz Kutz |
| 1959 | Pociag Train de nuit | Jerzy Kawalerowicz |
| 1960 | Do widzenia, do jutra Au revoir, à demain | Janusz Morgenstern |
| 1960 | Niewinni czarodzieje Les Innocents charmeurs | Andrzej Wajda |
| 1961 | Amour à vingt ans : Varsovie (L') | Andrzej Wajda |
| 1961 | Poupée (La) | Jacques Baratier |
| 1961 | Rozstanie Adieu jeunesse | Wojciech Has |
| 1962 | Jak byc kochana L'Art d'être aimée | Wojciech Has |
| 1962 | Spoznieni przechodnie | Jan Rybkowski |
| 1963 | Ich dzien powszedni | Aleksander Scibor-Rylski |
| 1963 | Milczenie Le Silence | Kazimierz Kutz |
| 1963 | Zbrodniarz i panna | Janusz Nasfeter |
| 1964 | Att älska Aimer | Jörn Donner |
| 1964 | Giuseppe w Warszawie | Stanislaw Lenartowicz |
| 1964 | Rekopis znaleziony w Saragossie Le Manuscrit trouvé à Saragosse | Wojciech Has |
| 1964 | Rozwodow nie bedzie | Jerzy Stefan Stawinski |
| 1965 | Jutro Meksyk | Aleksander Scibor-Rylski |
| 1965 | Pingwin | Jerzy Stefan Stawinski |
| 1965 | Salto | Tadeusz Konwicki |
| 1965 | Sam posrod miasta | Halina Bielinska |
| 1965 | Szyfry Les Codes = Les Chiffres | Wojciech Has |
| 1966 | Cala naprzod | Stanislaw Lenartowicz |
| 1966 | Przedswiateczny wieczor | Jerzy Stefan Stawinski, Helena Amiradzki |
| 1967 | Jowita | Janusz Morgenstern |
| 1967 | Morderca zostawia slad | Aleksander Scibor-Rylski |