Zachris Topelius syntyi 14.1. 1818 Uudenkaarlepyyn Kuddnäsissä ja kuoli 12.3. 1898 Sipoon Koivuniemessä. Vanhemmat olivat piirilääkäri Zacharias T. ja Katarina Sofia Calamnius.
Saatuaan kotiopetusta Topelius aloitti 11-vuotiaana koulun Oulussa. Ylioppilaaksi hän pääsi Helsingissä Runebergin johdolla 1833. Hän valmistui filosofian kandidaatiksi 1840 ja luopui suunnitelmistaan lukea lääkäriksi. Hän valitsi historian ja valmistui lisensiaatiksi 1847.
Topelius otti innokkaasti osaa ylioppilaselämään. Vuonna 1842 hän tuli Helsingfors Tidningarin päätoimittajaksi. Tämän työn ohella Topelius toimi vuosina 1846-1851 yliopiston kirjaston amanuenssina ja Helsingfors lyceumin historian opettajana.
Topeliuksen ensimmäinen runokokoelma Ljungblommor ilmestyi 1845 ja seuraavat samannimiset 1850 ja 1854. Vuoden 1860 jälkeen syntynyt runous on suurelta osalta juhlarunoja erilaisiin tilaisuuksiin.
Topeliuksen tuotannosta on merkittävintä historialliset kertomukset. Hän julkaisi vuonna 1850 ensimmäisen laajemman historiallisen kertomuksen, Hertiginnan af Finland, ja 1851 alkoi ilmestyä lyhyinä osina romaani Fältskärns berättelser (1851-66) eli Välskärin kertomuksia. Siinä seurataan kahden suvun vaiheita 30-vuotisen sodan ajalta 1700-luvun lopulle.
Topeliuksen näytelmiä ovat Efter femtio år (1851), teksti Paciuksen oopperaan Kung Carls jakt (1852) , Regina von Emmeritz (1853) ja Kalevala-aiheinen näytelmäruno Prinsessan af Cypern (1860).
Topelius nimitettiin Suomen historian ylimääräiseksi professoriksi vuonna 1854. Hän siirtyi 1863 Suomen, Venäjän ja Pohjoismaiden historian varsinaiseksi professoriksi sekä vaihtoi 1876 virkaa Yrjö Koskisen kanssa tullen yleisen historian professoriksi.
Varsinainen historiantutkija Topelius ei ollut, mutta hän oli muuten merkittävä Suomen historian puolestapuhuja. Hän oli yliopiston vararehtori vuosina 187275 ja rehtori 1875-78. Vuonna 1878 hän erosi valtioneuvoksen arvon saaneena. Hänen kautensa lopussa naiset saivat oikeuden opiskella yliopistossa.
Topelius oli merkittävä lastenkirjailija. Jo 1847-52 hän julkaisi neljä kokoelmaa nimeltä Sagor ja avusti kahta lastenlehteä. Myös Pohjoismaissa tuli tunnetuksi hänen kokoelmansa Läsning för barn I-VIII (1865-96, suom. Lukemisia lapsille). Nämä teokset tekivät Topeliuksesta "satusedän", joka rakensi Suomen lasten käsitystä omasta maastaan. Yhtä merkittäviä olivat kouluja varten tehdyt lukukirjat Naturens bok (Luonnonkirja, 1856) ja Boken om vårt land (Maamme kirja, 1875).
Erottuaan professorinvirastaan Topelius asettui Sipooseen, missä jatkoi kirjallista työtään. Topeliuksen kootut teokset, joissa oli 34 nidettä, ilmestyivät 1890-luvulla ja 1900-luvun alussa.
Puoliso vuodesta 1845 Maria Emilia Lindqvist (kuoli 1885).