La sua famiglia si trasferisce a Roma con lui ancora ragazzo, per cui si trova a frequentare il liceo presso un severo e rigido istituto di Gesuiti. Terminati gli studi liceali, Zurlini trascorre l'ultima vacanza spensierata a Riccione (se ne ricorderà poi in Estate violenta) e poi decide di arruolarsi nel Corpo Italiano di Liberazione. Nel dopoguerra si laurea in legge e segue corsi di storia dell'arte. Dopo una prima esperienza di teatro universitario, si reca a Milano dove lavora per un anno e mezzo come aiuto regista al neonato Piccolo Teatro. Tra il 1949 e il 1952 realizza alcuni cortometraggi in cui dà prova di un notevole spirito di osservazione. Questi cortometraggi venivano all'epoca distribuiti in abbinamento a film in proiezione nelle sale cinematografiche. Nel 1952 la Lux, decide finalmente di affidargli la direzione di un lungometraggio. Dopo un anno trascorso tra la presentazione di vari copioni, (ma in quest'anno Zurlini trova anche il tempo di collaborare con John Huston che è in Campania per girare Il tesoro dell'Africa), è la stessa Lux a imporgli l'adattamento da Vasco Pratolini di Le ragazze di San Frediano, che esce nel dicembre 1954. Pur ricevendo vasti consensi sia di critica che di pubblico, passano ben cinque anni prima che esca il secondo film Guendalina di cui sarà sceneggiatore. La sua firma sulla sceneggiatura gli varrà comunque nel 1958 il Nastro d'argento. Zurlini  riesce a realizzare Estate violenta (1959), storia d'amore tra uno studente e una donna matura ambientata a Riccione negli anni della seconda guerra mondiale, e La ragazza con la valigia (1961), una delle migliori interpretazioni di Claudia Cardinale. Questi due film lo rivelano al grande pubblico come regista attento ai risvolti psicologici e all'introspezione drammatica dei personaggi. Nel 1962 presenta alla Mostra di Venezia un film ancora una volta tratto da Pratolini, Cronaca familiare, che vince il Leone d'oro. Segue nel 1965 la regia di Le soldatesse, una storia ambientata nel 1942 nella Grecia occupata dagli Italiani. Nello stesso periodo, Zurlini ha l'opportunità di tornare al teatro per dirigere tre lavori, e di girare per la televisione alcune serie di filmati pubblicitari andati in onda in Carosello: tra questi ricordiamo gli spot per la Lebole (1964) con Armando Francioli e quelli girati con Mina per la Barilla in due serie (1965 e 1970). Nel 1968 presenta a Cannes il suo lavoro successivo, Seduto alla sua destra, sul Vangelo. Nel 1972 Zurlini torna al drammatico con La prima notte di quiete, interpretato da Alain Delon, Lea Massari e Giancarlo Giannini.  Film amaro e controverso, La prima notte di quiete all'inizio contestato dalla critica, viene molto apprezzato dal pubblico. Si rivela il maggior successo commerciale del regista e uno dei film più visti dell'anno. Nel 1973 Zurlini si cimenta nella regia teatrale de La strega, con Anna Proclemer, Mario Feliciani, Daniela Nobili, Virgilio Zernitz. L'ultimo suo lavoro, la trasposizione cinematografica de Il deserto dei tartari di Dino Buzzati, risale al 1976. Nonostante il successo dei suoi film, il regista non riesce più a concretizzare altri progetti; negli ultimi anni vediamo Zurlini dedito all'insegnamento al Centro Sperimentale di Cinematografia e alla direzione del doppiaggio di film stranieri.