Zsilinszky Endre néven Szarvason született 1886. június 6-án. Kolozsváron, majd német egyetemeken tanult jogot, neve 1911-ben lett ismert, amikor öccsével szóváltásba keveredtek az apjukról sértő cikket közlő Áchim L. András parasztpárti politikussal, akit egyikük a dulakodás hevében lelőtt. Az országos feltűnést keltő perben a bíróság jogos önvédelem címén felmentette a fivéreket.

Az első világháborúban az orosz fronton megsebesülve hadifogságba esett. Hazatérése után bekapcsolódott az ellenforradalmi szervezkedésekbe, és csatlakozott a Horthy Miklós körül Szegeden szerveződő Nemzeti Hadsereghez. Érdemeiért Horthy 1925-ben századossá léptette elő és vitézzé ütötte, ekkor kezdte - az ekkortájt elvárt magyarosítás helyett - anyja után a Bajcsy nevet is használni.

1922-ben kormánypárti képviselő lett antiszemita fajvédő programmal, de a Bethlen István kormányfő által létrehozott Egységes Pártba nem lépett be, hanem 1923-ban Gömbös Gyulával létrehozta a Fajvédő Pártot. 1926-ban kiesett a parlamentből, két évvel később pedig szakított az Egységes Párthoz csatlakozó fajvédőkkel. Bajcsy-Zsilinszky ekkor már a földreformért harcolt, Előőrs című lapjában József Attilának, Féja Gézának és Szabó Dezsőnek is teret adott, emiatt jobbról is támadások érték. 1930-ban megalapította a Nemzeti Radikális Pártot, melynek képviseletében 1931-ben Tarpán újból megválasztották képviselőnek. Az élesen ellenzéki Bajcsy-Zsilinszky 1935-ös újraválasztását egykori barátja, az akkor miniszterelnök Gömbös - eszközökben nem válogatva - megakadályozta, amire ő tiltakozásul lemondott vitézi rangjáról. Pártjával csatlakozott a Független Kisgazdapárthoz, s ennek képviselőjeként került vissza 1939-ben a törvényhozásba.

Bajcsy-Zsilinszky ebben az időben már a náci Németország növekvő befolyását tartotta a magyarságot fenyegető legnagyobb veszélynek. Képviselőként és publicisztikájában is a fasizálódás, a háborús politika ellen emelt szót, még a területi revízióknak sem tudott örülni, mert azok a hitleri Harmadik Birodalomhoz láncolták az országot. Bár élete végéig fajvédőnek tartotta magát, felhagyott harcos antiszemitizmusával, a fajvédelmet a földreformmal és a szociálpolitikával akarta elősegíteni.

A második világháború kitörése után közeledett a baloldalhoz, szorgalmazta a kisgazdapárt és a szociáldemokraták szövetségét, a háborúból való kilépés érdekében még a kommunistákkal is kapcsolatot keresett. Szót emelt a Szovjetuniónak hamis ürüggyel elküldött hadüzenet és az újvidéki vérengzés ellen, bírálta a zsidótörvényeket, a parlamentben utoljára 1943. december 9-én beszélhetett.

Amikor 1944. március 19-én a németek megszállták Magyarországot, egyedül ő fogadta a nácikat fegyverrel. Letartóztatásakor két lövést kapott, a fogságból - ahol kidolgozta egy föderatív Nagy-Magyarország terveit - október 15-én, a balul sikerült kiugrási kísérlet napján szabadult. A nyilas hatalomátvétel után illegalitásba vonult, s november elején a fegyveres ellenállást szervező Magyar Nemzeti Felkelés Felszabadító Bizottságának elnökévé választották. A szervezkedést elárulták, Bajcsy-Zsilinszkyt november 23-án vették őrizetbe a nyilas Nemzeti Számonkérő Szék emberei. Parlamenti képviselő lévén ügyét elkülönítették a szervezkedés december 8-án kivégzett többi vezetőjétől. Miután a nyilas országgyűlés kiadta mentelmi jogát, Sopronkőhidára vitték, ahol december 23-án este hűtlenség és hazaárulás vádjával halálra ítélték. Az ítéletet másnap reggel hajtották végre - a nyilas vérbíró "nyugodt szentestét" akart.

1945. május 27-én ünnepélyes gyászpompával temették el végakaratának megfelelően Tarpán. Nevét számos köztér és intézmény viseli, Budapesten róla nevezték el az egyik legforgalmasabb utcát, annak kezdetén, a Deák téren áll a szobra.