او پس از به پایان رساندن تحصیلات مقدماتی در محل زادگاه، در سال ۱۳۱۷ به منظور ادامه و فراگیری علوم مورد علاقه رهسپار تهران شد و هم زمان با ورودش در امتحانات مربوط به رشته موسیقی شرکت کرد و رتبه لازم را کسب نمود.
در اولین گامهای کسب علم و دانش، فراگیری هنر موسیقی را آغاز کرد.
در مدت نه چندان طولانی از زمان شروع کار در هنرستان موسیقی و فراگیری رشته آهنگسازی، بنا به تصمیمات دولت وقت، اساتید بلژیکی مدیریت هنرستان را رها کردند و عازم کشور خود شدند، پس مسئولیت به عهده «کلنل وزیری» واگذار شد و چون دیگر رشته آهنگسازی در هنرستان وجود نداشت، علیرغم میل درونی، موسیقی را رها کرد و به سراغ هنرهای تزئینی و سنتی رفت.
ضیاءپور پس از ورود به مدرسه صنایع مستظرفه قدیمه و فراگیری تذهیب، نقش قالی، مینیاتور، کاشیکاری و نگارگری در سال ۱۳۲۰ به دانشکده هنرهای زیبای دانشگاه تهران راه یافت و با شوقی فراوان، رشته های تزئینات داخلی، دکوراسیون، نقاشی و مجسمه سازی را آموخت.
او در سال ۱۳۲۴ با احراز رتبه مقام اول و دریافت مدال فرهنگی درجه یکم، تحصیلات آکادمیک خود را در مقطع لیسانس به انجام رساند.
بر این اساس در همان سال از طریق بورس دولت فرانسه و از سوی دانشگاه تهران به منظور انجام تحصیلات عالیه تکمیلی عازم کشور فرانسه شد و از طرف دولت آن کشور در دانشکده ملی و عالی هنرهای زیبای پاریس - بوزار ثبت نام شد.
ضیاءپور که گویی با انرژی و کوششی غیر قابل وصف، کسب علم و دانش را پیگیری می کرد، علاوه بر رشته های اصلی (نقاشی و مجسمه سازی) بطور جامع رشته های دیگری چون تاریخ هنر، سبک شناسی، تاریخ تمدن، جامعه شناسی، نقش شناسی و پوشاک را نیز به صورت همزمان پیگیری و به انجام رساند.
جلیل ضیاءپور تحت تعلیم اساتیدی چون سووربی (Suverbie) در نقاشی و نیکلوس (Niclousse) در مجسمه سازی که هر کدام جزء بزرگترین تئوریسین های جهان هنر محسوب می شوند، آموزش دید.
سرانجام پس از اخذ درجه دکترا در هنر، در سال ۱۳۲۸ به میهن باز گشت و به منظور روشنگری اذهان نسبت به هنر نو در مجادله با هنر کهنه، با همکاری سه تن از دوستان، اقدام به تأسیس انجمنی به نام «خروس جنگی» نمود و مجلاتی را نیز تحت همین نام به چاپ رساند.
جلیل ضیاءپور، نقاشی پیشرو و منتقدی آگاه و پرچمدار نهضتی بود که در دشوارترین شرایط فرهنگی، از تنگنای زمانه سرافراز بیرون آمد و بیش از نیم قرن کوشایی در هنر ایران، ایراد بیش از ۱۰۰ سخنرانی فرهنگی، هنری و اجتماعی در مجامع عمومی و خصوصی، خلق آثار هنری، نگارش بسیاری کتابهای تحقیقی، تألیفات، مقالات، بیان مصاحبه ها و تصدی پستهای ارشد و داشتن مقامات دولتی از جمله نامورانی است که به نقل از کتب و مجلات هنری منتشره وی را همنشین نیما و هدایت در راه نوآوری دانسته اند.
او به دلیل استفاده از اشکال هندسی و هنر تزئینی که برگرفته از دستمایه های ایرانی است و نیز تقسیم بندی هایی که به روش کوبیسم انجام داده و برای نخستین بار طرح نوینی را در هنر مدرن ایران رقم زده است، به عنوان «پدر هنر نقاشی ایران» مشهور است.
نقاشی های جلیل ضیاءپور دارای شیوهای شخصی است و به دور از تقلید، که به اذعان بزرگان این رشته از هنر هر کدام نه تنها پشتوانه ملی فرهنگی، بلکه ثروت ملی محسوب می شود.
استاد ضیاءپور به دلیل علاقه ای که به جوانان و دانشجویان داشت، درسال ۱۳۲۲ به درخواست اداره کل هنرهای زیبای کشور، اقدام به تأسیس هنرستان های هنرهای تجسمی دختران و پسران تهران کرد وهمچنین مقدمات تأسیس دانشکده هنرهای تزئینی را تهیه نمود.
او در شب یلدایی سرد و طولانی در ۳۰ آذرماه ۱۳۷۸ نقاب در خاک کشید و در سن ۷۹ سالگی دار فانی را وداع گفت.