Zinowij Tołkaczew w 1915 roku ukończył żydowską szkołę rzemieślniczą w Kijowie i podjął pracę jako uczeń w pracowni artystycznej Manna.
W latach 1919-1924 studiował malarstwo w Wyższej Szkole Artystyczno-Technicznej w Moskwie i na Uniwersytecie w Charkowie oraz grafikę w Instytucie Artystycznym w Kijowie w latach 1928-29. Jako ochotnik brał udział w II wojnie światowej. Uczestniczył w wyzwalaniu obozów koncentracyjnych na Majdanku i w Oświęcimiu. Wówczas powstały jego najbardziej wstrząsające cykle rysunków "Majdanek", "Oświęcim", "Kwiaty Oświęcimia", "Chrystus na Majdanku". Uprawiał także malarstwo ścienne i sztalugowe oraz plakat polityczny. Od 1947 roku twórczość Tołkaczewa spotkała się z ostrą krytyką w ZSRR, a w rok później na III Zjeździe Akademii Sztuki w Moskwie nazwisko artysty zostało wykreślone z historii radzieckiej sztuki. Część prac uległa konfiskacie. Artysta odzyskał je dopiero po 20 latach. Zinowij Tołkaczew zmarł 30 sierpnia 1977 roku w Kijowie.
Tam też w 1985 roku zorganizowano pierwszą pośmiertną wystawę całości jego dorobku artystycznego.