Narodil se v selu Jeleninka v rajónu Čeljabinsk v tehdejším carském Rusku, vyrostl v pohoří Ural. Zde se učil střílet při lovech na vysokou zvěř. Dokončil školu jako účetní a v Magnitogorsku se podílel na tzv. „Magnitogorském projektu“. Roku 1937 vstoupil do Vojenské námořní flotily. Zde také pravděpodobně dokončil Vojenskou hospodářskou školu. Na začátku německé invaze do SSSR byl náčelníkem finančního oddělení v Tichomořském loďstvu. Je známo, že se účastnil bitvy u Stalingradu od září roku 1942. V období od 10. listopadu do 17. prosince 1942 údajně zastřelil 225 vojáků a důstojníků wehrmachtu, z toho 11 odstřelovačů. Některé zdroje tvrdí, že téměř stejný počet vojáků německé armády (v tomto případě 224 mužů) zastřelil neznámý sovětský voják známý pouze jako Zikan.[2]
Zajcev sloužil u 1047. střeleckého pluku 284. střelecké divize 62. armády Stalingradského frontu. Odstřelovací pušku, která je dnes součástí Stalingradského muzea, věnoval Zajcevovi osobně velitel pluku. Služby schopný byl do ledna 1943, kdy utrpěl při minometném útoku zranění očí. Zrak mu navrátila operace, kterou provedl profesor Filatov. Poté se vrátil do bojů a do konce války byl povýšen na kapitána. Již během bitvy o Stalingrad se věnoval výcviku odstřelovačů, ve druhé polovině války sepsal dvě brožury pro odstřelovače a aktivně se podílel na jejich výcviku a taktice. Jeho žákům se říkalo „Zajíčata“. Do konce války údajně zastřelil 242 vojáků, z toho 11 odstřelovačů. Po válce vedl továrnu v Kyjevě.
Zemřel 15. prosince 1991 v Kyjevě. Ačkoli si přál spočinout na pohřebišti na Mamajově mohyle, byl pohřben na Lukjanivském hřbitově v Kyjevě. Teprve v roce 2006 byly jeho ostatky přeneseny do Volgogradu. Při té příležitosti tam byla otevřena Zajcevovi věnovaná muzeální expozice.[3]