وی تحصیلات ابتدایی و دوره اول متوسطه را در زادگاه خود ادامه داد و دوره دوم متوسطه را تا اخذ دیپلم در تهران به پایان رساند.
زنگنه در سال 1350 به دانشکده فنی دانشگاه تهران رفت و در سال 1356 با درجه فوق لیسانس مهندسی راه و ساختمان با رتبه ممتاز فارغ التحصیل شد.
همچنین از سال 1356 به عنوان عضو هیات علمی در دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی مشغول به فعالیت شد و سال 1385 با همین عنوان بازنشسته شد.
مهندس زنگنه از سال1359 تا 1361 معاونت فرهنگی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی را به عهده داشت و در آبان ماه سال 1361 بنا به دعوت برادران جهادسازندگی به عضویت شورای مرکزی این نهاد درآمد.
وی در سال 1362 به عنوان نخستین وزیر جهاد سازندگی از مجلس اول رای اعتماد گرفت و تا اواسط سال 1367 با موفقیت عهده‌دار این مسئولیت بود.
همچنین در شهریور سال 1367 و در شرایطی که صنعت آب و برق به دلیل خسارت‌های ناشی از جنگ تحمیلی در وضعیت بسیار نابسامانی بود، به عنوان وزیر نیرو از مجلس رای اعتماد گرفت.
سپس در سال 1368 در نخستین دولت آیت‌الله هاشمی رفسنجانی با رای اعتماد مجدد مجلس در این مسئولیت ابقا شد و تا نیمه سال 1376 عهده‌دار این مسئولیت بود.
مهندس زنگنه در سال 1376 در دوره ریاست جمهوری سید محمد خاتمی برای صدارت در وزارت نفت انتخاب شد و مدت 8 سال نیز عهده‌دار این مسئولیت بود.
علاوه برمسئولیت‌های اجرایی فوق، مهندس زنگنه از سال 1362 تا 1384 عضویت شورای اقتصاد و از سال 1375 تا 1390 عضویت مجمع تشخیص مصلحت نظام را دارا بوده‌اند.
برخی از فعالیت‌های اجرایی بیژن زنگنه:
- وزیر جهاد سازندگی (1364 - 1368)
- وزیر نیرو (1367 - 1376)
- وزیر نفت (1376 - 1384)
- عصویت در شورای اقتصاد (1362 - 1384)
- عضویت در مجمع تشخیص مصلخت (1375 - 1390)
- عضویت در بنیاد باران
- عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
- رییس هیات مدیره شرکت هپکو (۱۳۸۵ تا مرداد ۱۳۸۷)
- رئیس هیئت مدیره و مدیر عامل موسسه گفتمان کشورهای مسلمان انرژی