Nureddin Mahmud Zengi 1118 senesinde Musul'da dünyaya geldi. Musul atabeyi İmameddin Zengi'nin oğludur. Babası İmameddin 1146 yılında Caber Kalesi'nin kuşatılması sırasında hayatını kaybedince Halep'e gitti. Kardeşi Seyfeddin Gazi de Musul'a yerleşti ve atabeylik toprakları ikisi arasında paylaştırıldı.
İmameddin Zengi'nin hayatını kaybetmesini fırsat bilen Tel Başer'deki Haçlı ordusunun komutanı II. Joscellin, Edessa'yı (Urfa) kuşattı. Bunun üzerine harekete geçen Nureddin, Haçlı kuşatmasını dağıtmayı başardı. 1147 senesinde Halep bölgesine akınlar yaparak Haçlılar'dan Artah, Kafarlasa (Kafe) ve çevresini aldı.
II. Haçlı Seferleri sırasında 1148 senesinde Filistin'e ulaşan Haçlı ordusu, Şam'ı kuşatma altına aldı. Nureddin ve kardeşi Seyfeddin'in birlikleri Haçlı ordusunun bölgeyi iyi tanımamasından da yararlanarak kuşatmayı kaldırdılar. Toulouse kontunun oğlu Bertrand'ın el-Arima kalesini ele geçirmesi üzerine Tripoli (Trablus-Şam) Kontu Raymond, Baalbek'te bulunan Nureddin'e sığındı ve Bertrand'da tutsak edildi. Başka bir Haçlı ordusunu Yagra'da bozguna uğratan Nureddin, 1449 yılında Antakya Haçlı Kontluğu'na yaptığı akınlarla Harım yöresi ve çevresini yağmalatarak İnnib Kalesi'ni kuşattı.
Dönüşte Harım ve Hamat (Hama) yakınındaki Apam.e (Familya) Kalesi'ni aldı. 1151 senesinde Edessa Kontu II. Joscelin'i yakalayarak ona bağlı kalelerin birçoğunu ele geçirdi.
Kuzeydeki Haçlı tehlikesini ortadan kaldıran Nureddin Mahmud Zengi sonrasında Filistin ve Lübnan'daki düşman orduları üzerinde baskısını yoğunlaştırdı. 1153 senesinde Baniyas ve Askalan'a yaptığı saldırı sonuç vermedi. Askalan'a giren Haçlılar Şam'a doğru yöneldi. Nisan 1154 senesinde Şam'daki komutanlarla anlaşması sonucu kent kapısı kendisine açılan Nureddin, Haçlı tehlikesini ortadan kaldırdı.
1156'da Kudüs Kralı III. Bauodouin'le anlaşarak onun Şam'dan aldığı vergilere son verdi. Kralın anlaşmaya aykırı davranması üzerine Baniyas'ı kuşattı. Temmuz 1158'de Harım'ı alan Haçlılar'a Şeria Irmağı yakınında yenildi.
1159 senesinde Halep'e yönelen Bizans İmparatoru I. Manuel Kommenos'u anlaşma sağlayarak durdurdu. Küdus kralı ile yaptığı kısa ateşkes sırasında Rakka ve Harran'ı alarak kardeşi Nasıred-din'e bıraktı. Sonrasında Anadolu Selçuklu Sultanı II. Kılıç Arslan'a savaş açtı fakat Bauodouin'in Halep topraklarına saldırması üzerine geri döndü. 1163 senesinde Trablus-Şam Haçlı Kontluğu'na karşı sefer hazırlığı yaparken Hışn el Akka'da uğradığı ani bir saldırıdan güçlükle kurtuldu. 1164 senesinde yeni bir orduyla Harım ve Baniyas'ı alarak Şam valisi Şirkuh ve komutanlarından Selahaddin Eyyubi'yi 1168 senesinde Mısır seferine gönderdi.
1173 senesinde Anadolu'daki bazı kasabaları alarak II. Kılıç Arslan'ın ordusuyla Kayseri'de karşılaştı. İki taraf anlaşarak savaştan çekildi. Sonrasında Abbasi halifesinin gönderdiği menşurla Musul, el-Cezire, Erbil, Hilat, Suriye ve Mısır hükümdarı ilan edilen Nureddin Mahmud Zengi, 15 Mayıs 1176'da Şam'da boğaz iltihabından hayatını kaybetti.
Yerine oğlu İsmail geçti. Bu dönemde Selahaddin Eyyubi ülke topraklarını ele geçirmeye başladı. Selahaddin ile mücadele eden Zengiler başarılı olamadı. İsmail, ülkesinin İzzeddin Mesut'a verilmesini vasiyet etti.
Öte yandan Zengilerin Oğuzların Avşar boyundan geldiği bilinmektedir. Zengi devleti yıkılınca buradan göç eden bir kısım Avşar boyları Karamanoğulları Beyliğini kurmuşlardır.
