Происходит из семьи башкирского сельского муллы. Окончил медресе в Утяково. В 1912—1915 преподаватель медресе «Касимия» в Казани. Кроме башкирского, татарского, турецкого и русского владел персидским, арабским, чагатайским и другими восточными языками. В 1912 году публикует первую научную книгу «История тюрко-татар» (Казань, 1912). Совершил две научных командировки от Российской Академии наук: в 1913 году в Ферганскую область и в 1914 году в Бухарское ханство. Во время второй экспедиции им была приобретена рукопись перевода Корана на тюркский язык, относящаяся к X веку.
В 1915 году уфимские мусульмане выбрали Валидова своим представителем в мусульманской фракции в 4-й Государственной думе Российской империи, был членом Временного центрального бюро российских мусульман. Избран депутатом Всероссийского Учредительного Собрания от Уфимской губернии. Депутат Миллэт Меджлиси (1917—1918).
В 1917 совместно с Ш. Манатовым организовал Башкирское Центральное Шуро (Совет депутатов), которое 29 ноября 1917 года в г. Оренбурге провозгласило образование башкирской территориально-национальной автономии как части федеративной России, и создал башкирский национальный флаг.
В 1917—1919 годах (с перерывами) возглавлял Башкирское правительство и пытался организовать Башкирскую республику. В феврале 1918 года был арестован большевиками в Оренбурге, просидел 2 месяца в оренбургской тюрьме, в апреле был освобожден белоказаками.
Во главе башкирских полков белогвардейских войск воевал на стороне атамана А. И. Дутова, затем — Верховного Правителя России адмирала А. В. Колчака.
В начале 1919 года перешёл на сторону cоветской власти; вёл переговоры с правительством РСФСР о легитимизации в качестве автономии Башкирской республики, которая была провозглашена в марте 1919 года как Автономная Советская Башкирская Республика.
С февраля 1919 по июнь 1920 (с перерывом) — председатель Башревкома.
В январе 1920 года принял участие в организации антисоветского мятежа.
В июне 1920 года, считая неприемлемым постановление ВЦИК и СНК РСФСР «О государственном устройстве Автономной Советской Башкирской республики» от 19 мая 1920 года, принял участие в организации антисоветских мятежей.
После их подавления укрылся в Хивинском ханстве и Бухарском эмирате, где почти три года занимался организацией басмаческого движения в сотрудничестве с бухарским эмиром Саид Алим-ханом.
Летом 1921 года создал Национальный Совет Туркестана и его флаг.
В ноябре 1921 года в Бухару тайно прибыл бывший турецкий военный министр Энвер-Паша, который вместе с Валидовым возглавил басмаческое движение.
После ряда военных неудач и ликвидации басмачества Валидов бежал в Афганистан, Персию и Турцию и в конце осел во Франции в Париже.
В 1923 году эмигрировал. В том же году в библиотеке иранского города Мешхед нашел уникальную рукопись, содержащую текст знаменитой «Записки» Ибн Фадлана.
В 1924 году переехал в Берлин, где сотрудничал с Гаязом Исхаки.
С 1925 г. — гражданин Турции, советник министерства образования в Анкаре, затем преподаватель, профессор Стамбульского университета (Турция). Читал лекции в Стамбульском университете, участвовал в возрождении Туркестанского национального объединения «Джамиат» и издавал газету «Туркестан», в которой отстаивал свою идею о объединения всех мусульман вокруг Турции.
В 1935 окончил Венский университет, защитил докторскую диссертацию по теме «Путешествие Ибн Фадлана к северным болгарам, тюркам и хазарам».
Профессор Боннского (1935-37), Гёттингенского (1938-39) университетов (Германия).
В 1939 возвращается на кафедру всеобщей истории тюрков Стамбульского университета.
В 1939-1944 годах преподавал историю тюркских народов в Стамбульском университете.
В 1951 году под председательством Валиди в Стамбуле проходил 21-й Международный конгресс востоковедов.
В 1953 году возглавил открытый при Стамбульском университете Институт исламских исследований. Избирался членом немецкого общества по изучению восточных стран, Австралийского научного общества, финно-угорского научного общества в Финляндии. Удостоен золотой медали 1-й степени Министерства просвещения Ирана.
Последние годы посвятил составлению «Справочника по тюркской культуре», писал «Воспоминания». Организатор и член многих научных обществ: основал Турецкую ассоциацию востоковедения, член Австрийского общества Хаммера-Пургшталя, почетный доктор Манчестерского университета.
Автор трудов по истории тюркских народов. Опубликовал около 400 работ на 11 языках.
В 1992 году именем Заки Валиди названа уфимская республиканская библиотека им. Крупской. В 2008 году его именем названа улица в Уфе (бывшая улица Фрунзе).
В связи со 120-летием со дня рождения Международной организацией по совместному развитию тюркской культуры и искусства (ТЮРКСОЙ) 2010 год объявлен годом Ахмет-Заки Валиди.
В башкирском издательстве «Китап» вышла его книга «История башкир»
26 августа 2010 года был открыт парк имени Ахмет-Заки Валиди в районе Кечиорен, Анкара, Турция.В городе Ишимбай ресублики Башкортостан есть башкирская школа с его именем.
Заки Валиди происходил из башкирского рода Кай:
«Основной наш род Суклы-Кай, а также близкие нам роды Санаклы-Кай, Юрактау-Кай, Таулы-Кай входят составной частью в род Кай или Кайлы. Часто говорили о том, что этот род до прихода на нынешние земли жил на восточном Урале по Ирендыку…»— Заки Валиди. Воспоминания
Ш. А. Худайбердин активно критиковал Заки Валиди за антисоветскую деятельность, "обвиняя" его также в честолюбии и небашкирском происхождении.
... и во времена съездов 1917 года я не был сторонником замены звуков «С» и «Ч» на «?» и «С»... Я желал, чтобы башкирский литературный язык развивался не на основе звуков «?» и «?», а на усилении тех его особенностей, которые являются общими с казахским наречием. Но ныне в силу современных реальных событий утвердилось чисто башкирское наречие с его звуками «?» и «?», появилась большая литература на этом языке. И татарский превратился в чисто казанское наречие с преобладанием звука «Ч». И сейчас, когда татарский алфавит, как его арабский, так и латинский вариант, обрел столь малопонятный для нас вид, усиление башкирского наречия естественно... Желаемого всеми «общего тюркского» литературного языка нет, в этой ситуации совершенно равнозначно, пишет ли человек на татарском, башкирском или казахском языке. Все это мелкие и преходящие вопросы, сложным же является вопрос об «общем тюркском» языке и культуре.— Заки Валиди о литературном языке башкир (из письма А. Б. Таймасу 30 января 1935 года). Цит. по Г.Сибагатова "Татары Башкортостана. Проблемы языка, истории, культуры" , г.Казань, 2002г.