Зинэтула Билялетдинов родился 13 марта 1955 года в городе Москва. Учился в московской школе № 193. С 1973 по 1988 - защитник «Динамо». С 1976 по 1988 - защитник сборной СССР. С 1988 года - на тренерской работе. С 27 июня 2011 года - главный тренер сборной России по хоккею. Чемпион мира 2012 года во главе сборной России по хоккею.

Окончил Государственный Центральный ордена Ленина институт физической культуры в 1979 году и Московский областной педагогический институт в 1982 году.

Родовые корни Зинэтулы Билялетдинова происходят с нижегородской земли, из деревни Пица Сергачского района.

Отец - Хайдяр Билялетдинов. До службы в армии работал в колхозе, в 1952 году переехал в Москву, где долгие годы, вплоть до выхода на пенсию, работал на фабрике «Красный богатырь»

Мать - Няймя Билялетдинова. С будущим мужем познакомилась в Москве. Работала на трикотажной фабрике, потом дворником, в годы войны трудилась на лесоразработках. После войны более 20 лет работала уборщицей на кондитерской фабрике «Красный Октябрь».

Играть в хоккей Билялетдинов начал ещё в школе в дворовой команде, организованной бывшим футболистом киевского «Динамо» Аркадием Ларионовым.

     Воспитанник московского «Динамо», куда его привели тренеры Александр Квасников и Станислав Петухов. Игрок «Динамо». В составе «Динамо» провёл в чемпионатах СССР 588 матчей, забросил 63 шайбы.

В составе сборной СССР провел 253 матча, забросил 21 шайбу. В турнирах чемпионатов мира и зимних Олимпийских игр сыграл 77 матчей, забросил 8 шайб. В турнирах Кубка Канады сыграл 18 матчей.

Тренерскую карьеру начал в 1988 году, став одним из помощников Юрия Моисеева в столичном «Динамо». В 1988-1992 годах - тренер «Динамо».

Зинэтула Билялетдинов стал первым российским тренером, приглашённым для работы в НХЛ, где в 1993-1997 годах работал ассистентом главного тренера в клубе «Виннипег Джетс», одновременно изучая канадский и американский опыт тренировок.

В 1997-2000 годах - главный тренер «Динамо». Под его руководством команда становилась чемпионом страны, серебряным призёром чемпионата России и дважды - серебряным призёром Евролиги.

В 2001-2002 годах - главный тренер «Лугано». В 2002-2004 годах - вновь главный тренер «Динамо». Уволен после неудачного сезона 2003/04. Входил в тренерский штаб сборной России по хоккею на чемпионатах мира 1998, 1999, 2000 годах, зимних Олимпийских играх 1998 года в Нагано и зимних Олимпийских играх 2002 года в Солт-Лейк-Сити. С мая 2004 года по март 2005 года - главный тренер сборной России.

С 30 сентября 2004 года по июнь 2011 года - главный тренер клуба «Ак Барс». Под его руководством команда завоевала «золото» чемпионата России, Кубок европейских чемпионов и стала первым в истории обладателем Кубка Гагарина Континентальной хоккейной лиги, а затем - двукратным победителем турнира. Этот титул стал для Билялетдинова четвёртым в чемпионатах России, в результате он стал единоличным рекордсменом по этому показателю среди тренеров в России.

В 2011 году 27 июня Билялетдинов вновь стал главным тренером сборной России. Контракт был рассчитан до 2014 года, до конца Зимних Олимпийских игр 2014 в Сочи.

В 2012 года 20 мая сборная России под руководством Билялетдинова стала чемпионом мира, победив во всех 10 играх турнира. На чемпионате мира 2013 года россияне впервые за 6 лет не сумели выйти в полуфинал, разгромно проиграв в 1/4 финале сборной США.

На Олимпиаде в Сочи сборная России под руководством Билялетдинова показала невыразительную игру и вылетела на стадии четвертьфинала, уступив финнам со счётом 1:3. В 2014 году 5 марта Билялетдинов покинул пост главного тренера сборной России по хоккею. На следующий день после отставки Билялетдинов вернулся в «Ак Барс» в должности вице-президента и генерального менеджера.

В 2014 году 13 июля Билялетдинов вновь стал главным тренером клуба «Ак Барс». Под его руководством «Ак Барс» вновь вышел в финал Кубка Гагарина, уступив в финале СКА.

В 2016 году 5 марта команда Билялетдинова вылетела из розыгрыша плей-офф 2015/2016 в рамках 1/8 финала "Кубка Гагарина" уступив при этом уфимскому "Салавату Юлаеву" в седьмом матче в серии из 4-х побед со счётом 3:2, счёт в серии 4:3 в пользу юлаевцев.