Zeynep Türkyılmaz, lisans ve yüksek lisans derecelerini İstanbul’daki Boğaziçi Üniversitesi Siyaset Bilimi ve Uluslararası İlişkiler Bölümünden, doktora derecesini ise Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) Tarih Bölümünden almıştır. 2009–2010 yılları arasında Kuzey Karolina Üniversitesi, Chapel Hill’de Andrew W. Mellon Vakfı Sawyer Semineri kapsamında doktora sonrası araştırmacı olarak bulunmuştur. 2011–2016 yılları arasında Dartmouth College’da tarih alanında yardımcı doçent, Koç Üniversitesi Anadolu Medeniyetleri Araştırma Merkezinde ise program koordinatörü ve araştırmacı olarak çalışmıştır. Araştırma ve öğretim alanları, 1800’den günümüze Orta Doğu’da devlet oluşumu, toplumsal cinsiyet, milliyetçilik, sömürgecilik, din ve göç konularını kapsamaktadır. 2021–2025 yılları arasında Potsdam Üniversitesinde Minor Cosmopolitanisms ve Küresel Tarih araştırma programlarında araştırmacı olarak görev yapmıştır. 2025’ten bu yana Berlin’deki Forum Transregionale Studien bünyesinde ilişkili araştırmacı olarak çalışmalarını sürdürmektedir.