Zažímalová absolvierte 1979 ein Studium der Biochemie an der naturwissenschaftlichen Fakultät der Karls-Universität in Prag. Ab 1983 arbeitete sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für experimentelle Botanik der Tschechoslowakischen Akademie der Wissenschaften. Im Jahr 2007 wurde sie Direktorin dieses Instituts.[1]
In ihrer Forschung befasste sich Zažímalová mit den Auxinen, mit dem Metabolismus dieser Phytohormone und den molekularen Mechanismen ihrer Wirkung und ihres Transports von Zelle zu Zelle.[1]
Am 15. Dezember 2016 wurde sie vom akademischen Rat zur Präsidentin der Akademie der Wissenschaften gewählt.[2] Am 14. März 2017 ernannte sie Staatspräsident Miloš Zeman in dieser Funktion und Zažímalová folgte Jiří Drahoš nach. 2020 wurde sie für eine weitere Funktionsperiode gewählt.[3]