После окончания в 1960 году агрономического факультета Казахского государственного сельскохозяйственного института, Дюсенбеков З.Д. работал главным агрономом, а затем директором совхоза «Баян-Аульский» Павлодарской области. В 1962 году он поступил в аспирантуру, по окончании которой в 1966 году успешно защищает кандидатскую диссертацию. Впоследствии Дюсенбеков З.Д. прошел все ступени научно-педагогической работы: ассистент, старший преподаватель, доцент, зав. кафедрой, декан агрономического факультета КазСХИ.
В 1985 году Зайролла Дюсенбекович успешно защищает докторскую диссертацию. В 1991 году избран членом-корреспондентом, а в 1996 г. — академиком НАН РК.
Осуществление земельной реформы РК проходило с активным участием З. Дюсенбекова: выступал с докладами на разных уровнях по проблемам преобразования земельных отношений, проведения земельной реформы, совершенствования земельного кадастра, перехода к платному землепользованию и многих других важнейших вопросов в области управления земельными ресурсами. Он является одним из основных разработчиков и внедрения системы автоматизированных информационных систем земельного кадастра в Казахстане.
Начиная с 1993 года, свою трудовую деятельность З.Д. Дюсенбеков посвятил системе управления земельными ресурсами: директор Казахского Государственного проектного института по Землеустройству (Казгипрозем); с 1994 г. по 2007 г. — генеральный директор Государственного научно- производственного центра земельных ресурсов и землеустройства (ГосНПЦзем); с 2008 года — советник по науке Генерального директора ГосНПЦзем, с 2015 года — главный специалист Дирекции земельного кадастра и технического обследования недвижимости — филиал НАО «Государственная корпорация «Правительство для граждан».
Дюсенбеков З.Д. известен и за рубежом. Он регулярно участвует в работе Международного научнопроблемного Совета по земельным отношениям и землеустройству стран-участников СНГ, выступая с докладами по ведущим проблемам управления земельными ресурсами. У него тесные деловые и дружеские связи с коллегами стран СНГ, России, Украины, Белоруссии, Азербайджана, Кыргызстана, а также ФРГ, США и других стран.