Szkołę średnią ukończył w Krakowie, tam też uczył się muzyki u o. Bernardino Rizziego, włoskiego kompozytora, organisty i dyrygenta chórów. Od 1928, za radą Karola Szymanowskiego, kontynuował edukację muzyczną w École Normale de Musique w Paryżu u Paula Dukasa i Nadii Boulanger. Działał w Stowarzyszeniu Młodych Muzyków Polskich w Paryżu, którego prezesem był w latach 1934-36. W 1936 wrócił do kraju i zajął się komponowaniem, krytyką i publicystyką muzyczną.
Brał udział w II wojnie światowej, w kampanii wrześniowej i w 1940 we Francji. Jako żołnierz polskiej armii znalazł się w stalagu, potem skierowany został do przymusowej pracy u niemieckiego rolnika. Po zakończeniu wojny powrócił do Polski.
W latach 1946-48 i 1957-59 współredagował "Ruch Muzyczny", w latach 1960-68 był redaktorem naczelnym tego pisma. Współredagował "Res Facta", "Rocznik Chopinowski" i "Chopin Studies". W 1955 napisał w "Przeglądzie Kulturalnym" artykuł krytykujący izolację polskiej kultury od twórczości kompozytorów na świecie. Po wkroczeniu wojsk Układu Warszawskiego do Czechosłowacji opublikował w paryskiej "Kulturze" "List otwarty do muzyków czeskich i słowackich", za który spotkały go restrykcje ze strony władz PRL: zdjęcie z funkcji redaktora naczelnego "Ruchu Muzycznego", objęcie podmiotowym zapisem cenzury i zakaz wyjazdów zagranicznych. W 1974 podpisał list 15 intelektualistów i artystów do władz PRL z żądaniem udostępnienia Polakom zamieszkałym w ZSRR kontaktu z polską kulturą oraz własnego szkolnictwa. W 1975 podpisał memoriał 59 intelektualistów do władz w związku z projektowanymi zmianami w konstytucji. W 1978 uczestniczył w założeniu nielegalnego Towarzystwa Kursów Naukowych, działającego w środowiskach studenckich.
W latach 1947-48 i 1952-54 Zygmunt Mycielski był wiceprezesem, w latach 1948-49 prezesem Zarządu Głównego Związku Kompozytorów Polskich, w latach 1985-87 - członkiem jego prezydium, w latach 1954-57 i 1960-83 wchodził w skład Komisji Kwalifikacyjnej. Od 1983 był członkiem honorowym ZKP.
Był laureatem licznych nagród: w 1952 otrzymał Nagrodę Państwową III stopnia za "Symfonię nr 1 'Symfonię polską'" (1951), dwukrotnie: w 1954 i 1987 - Nagrodę Związku Kompozytorów Polskich, w 1955 - Nagrodę Ministra Kultury i Sztuki za "Uwerturę śląską" na orkiestrę i dwa fortepiany (1948), w 1961 - nagrodę specjalną na Concours Musical Prince Rainier III de Monaco za "2. Symfonię" (1961), w 1981 - Nagrodę Ministra Kultury i Sztuki I stopnia. Otrzymał również Krzyż Kawalerski (1953) i Komandorski Orderu Polonia Restituta, Order Sztandaru Pracy (1955) oraz Ordre de mérite culturel w Monako.
Zygmunt Mycielski został pochowany w Wiśniowej nad Wisłokiem, gdzie w 1988 z inicjatywy Andrzeja Szypuły założono Towarzystwo im. Zygmunta Mycielskiego. Przy nim w 1990 powstało czasopismo "Kamerton", koncentrujące się na dokumentacji oraz propagowaniu życia i twórczości kompozytora. W 1990 został zrealizowany przez Telewizję Polską film "Zygmunt Mycielski. Szkic do portretu".
Decyzją Zygmunta Mycielskiego jego spuścizna twórcza została zdeponowana u Barbary Zwolskiej-Stęszewskiej i Jana Stęszewskiego w Warszawie. Archiwum to zawiera m.in. szkice, rękopisy i wydania kompozycji, piśmiennictwo muzyczne i literackie, obfitą korespondencję oraz unikatowe dzienniki wydane w "Dzienniku" 1950-1959 (Iskry, Warszawa 1999) oraz "Niby dzienniku" (Iskry, Warszawa 1998).
Ważniejsze kompozycje:
- "Trzy pieśni" na sopran i fortepian do słów Cypriana Kamila Norwida, Emila Zegadłowicza i własnych (1929-30)
- "Dwie pieśni" na sopran i fortepian do słów Marii Pawlikowskiej-Jasnorzewskiej i własnych (1932)
- "Cztery preludia" na fortepian i wiolonczelę (1934)
- "Pięć pieśni weselnych" do słów Bruna Jasieńskiego (1934)
- "Pięć (lub sześć) Miniatur" na fortepian (1934)
- "Trio" na fortepian, skrzypce i wiolonczelę (1934)
- "Trois chants de patrone" na sopran i fortepian (1935)
- "Narcyz", balet (1936)
- "Lamento di Tristano" na małą orkiestrę symfoniczną, pamięci Karola Szymanowskiego (1937, 1947 [rev.])
- "Fiat voluntas tua", offertoire pour deux violoncelles et piano ou orgue (1943)
- "Pięć szkiców symfonicznych" (1945)
- "Ocalenie", pięć pieśni na baryton lub mezzosopran i fortepian do słów Czesława Miłosza (1946-48)
- "Portret muzy" na głos recytujący, chór mieszany i 15 instrumentów do słów Konstantego Ildefonsa Gałczyńskiego (1947)
- "Uwertura śląska" na orkiestrę i dwa fortepiany (1948)
- "Preludium" na skrzypce i fortepian (1948)
- "Kwiaty na tor" na chór mieszany a cappella do słów Konstantego Ildefonsa Gałczyńskiego (1950)
- "Symfonia nr 1 'Symfonia polska'" (1951)
- "Elegia" na skrzypce i fortepian (1951)
- "Brzezina" [wersja I] na sopran i fortepian do słów Jarosława Iwaszkiewicza (1951)
- "Brzezina" [wersja II] na sopran i kwintet smyczkowy do słów Jarosława Iwaszkiewicza (1952)
- "Zabawa w Lipinach", balet w jednym akcie (1952)
- "Cztery pieśni mazowieckie" na chór i orkiestrę (1952)
- "Sześć preludiów" na fortepian (1954)
- "Koncert fortepianowy" (1954)
- "Nowy lirnik mazowiecki", 10 pieśni i finał na sopran, baryton, chór mieszany i orkiestrę symfoniczną (1955)
- "Wariacje matematyczne" na małą orkiestrę (1957)
- "Symfonia nr 2" (1960-61)
- "Koncert fortepianowy nr 2" (1962)
- "Symfonia nr 3 'Sinfonia breve'" (1967)
- "Pięć preludiów" na kwintet smyczkowy i fortepian (1967)
- "Krągły rok", 6 pieśni na baryton (tenore profondo) i fortepian do słów Jarosława Iwaszkiewicza (1956-67)
- "Napisane wczesnym rankiem" na tenore profondo i fortepian do słów Czesława Miłosza (1971)
- "Symfonia nr 4" (1972)
- "Symfonia nr 5" (1977)
- "Sześć pieśni" na orkiestrę (1978)
- "Wariacje" na małą orkiestrę smyczkową (1980)
- "Fantazja na orkiestrę" (1981)
- "Trzy psalmy" na baryton solo, chór i orkiestrę (1982)
- "Wieczne odpoczywanie" na chór mieszany albo solo z fisharmonią (1983-84)
- "Liturgia sacra" na chór i orkiestrę (1983-84)
- "Osiem pieśni" do słów Zbigniewa Herberta (1983-84)
- "Symfonia nr 6" (1985-86)
- "Fragmenty" na chór i małą orkiestrę do słów Juliusza Słowackiego (1987)
Opracowanie: Polskie Centrum Informacji Muzycznej, Związek Kompozytorów Polskich, wrzesień 2002