وی تحت تربیت والد بزرگوارشان حضرت آیت الله العظمی آقا میرزا محمود حسینی- امام زنجانی- مدارج علمی را طی کرد و همزمان به تحصیلات کلاسیک و فراگیری زبان فرانسه نزد استاد میرزا مهدی خان وزیری پرداخت.
وی دوران مقدمات، سطح و مقداری از درس خارج را در حوزه زنجان گذرانده است.
پس از ورود به قم به درس خارج مرحوم آیت الله العظمی حجت در فقه و اصول حاضر شد. پس از گذشت چند سال، آیت الله بروجردی در قم اقامت می‌کنند، آیت الله زنجانی در دروس وی شرکت می‌کنند.
آیت الله العظمی زنجانی پس از سال‌ها تحصیل و تدریس در حوزه علمیه قم به نجف اشرف عزیمت می‌کند و ماه ها در دروس آیات عظام سید عبد الهادی شیرازی و سید ابوالقاسم خوئی و خصوصاً سید محسن حکیم شرکت می کند.
وی پس از فوت پدر، در سال ۱۳۳۵ به جهت اداره مسجد جامع که به مسجد و مدرسه سید معروف است، در زنجان مستقر شد.
آیت‌الله سیدعزالدین حسینی زنجانی اردیبهشت سال 1392 در سن 92 سالگی درگذشت.
برخی از آثار و تالیفات آیت الله العظمی زنجانی:
- رساله عملیه
- راه رستگاری در اخلاق
- تفسیر سوره حمد
- شرح زیارت عاشورا
- مناسک حج و ترجمه ی فارسی آن
- شرح خطبه حضرت زهرا (س)
- زندگینامه علامه فرزانه شیخ محمد جواد بلاغی
- کتاب مطارحات حول معیار الشرک فی القرآن(به زبان عربی و ترجمه فارسی)
یکصد و ده سوال (که مشتمل بر ۱۱۰ عدد از استفتائاتی است که از معظم له پرسیده شده) - تقریرات اصول و فقه مرحوم آیه الله العظمی حجت کوه کمره‌ای
- تقریرات اصول و فقه مرحوم آیه الله العظمی بروجردی
- فیض العلیم فی شرح تحفه الحکیم
- شرح زیارت آل یاسین
- تعلیقه بر وسیله النجاه آیت الله العظمی اصفهانی
- رساله فی حقیقه الایمان