российский микробиолог, член-корреспондент РАН (1991; с 1976 г. – член-корреспондент АН СССР), академик РАН (1997). Кандидат (1958), доктор (1966) биологических наук. В 1955 г. окончил биолого-почвенный факультет МГУ. В 1955-1960 гг. – научный сотрудник, в 1960-1990 гг. – заведующий отделом Института микробиологии АН СССР. В 1990-1991 гг. – заместитель председателя Госкомприроды СССР. В 1991 г. – заместитель министра Министерства природы. С 1991 г. – заведующий лабораторией и отделом микробных сообществ Института микробиологии РАН. В 1996-2003 гг. – председатель Комитета системных исследований РАН. Руководитель биосферного направления Государственной программы «Глобальные изменения природной среды и климата». Вице-председатель Межправительственной комиссии по подготовке Конвенции по биоразнообразию. Член руководящего совета Международной геосферно-биосферной программы (1999). Член юридической комиссии Союза микробиологических обществ. Вице-президент «СКОПЕ».
Специалист в области функционального разнообразия бактерий и их геохимической роли. В 2003 г. в своей статье «Антипод ноосферы» предложил понятие какосферы (природная среда, измененная деятельностью человека настолько, что в ней искажены природные связи и ограничена способность к восстановлению). В честь ученого названы новые роды бактерий: «Zavarzinia», описанный в 1994 г., и «Zavarzinella», описанный в 2009 г. Лауреат премии им. С. Н. Виноградского АН СССР (1973). Награжден орденом «Трудового Красного Знамени» (1983), орденом «Дружбы» (2008).