Jest synem profesorki akademickiej Birgitty Sahlén i chirurga Svena-Olofa Zelmerlöwa[2][3]. Ma młodszą siostrę Fanny.
W dzieciństwie uczęszczał na kurs tańca afrykańskiego oraz na lekcje fortepianu. Jako nastolatek uczył się także gry na gitarze. W trakcie nauki w siódmej klasie szkoły podstawowej wygrał konkurs dla młodych talentów[4]. W trakcie nauki w szkole średniej realizował program edukacyjny, stanowiący połączenie zajęć muzycznych z naukami przyrodniczymi, dzięki czemu angażował się w szkolne przedstawienia.
W październiku 2008 rozpoczął studia na wydziale ekonomicznym[5].
Kariera muzyczna
W 2002 został obsadzony w głównej roli w musicalu Andrew Lloyda WebberaJózef i cudowny płaszcz snów w technikolorze wystawianym na czołowych scenach Malmö. W przesłuchaniach do roli brało udział ponad 2 tys. kandydatów. Wystąpił w 128 wyprzedanych przedstawieniach[4]. Przed ukończeniem ostatniego roku szkoły średniej otrzymał angaż – główną rolę Seymoura – do adaptacji spektaklu Sklepik z horrorami wystawianego przez Teatr Miejski w Lund. Następnie wyjechał na trzy miesiące do Grecji w celach zarobkowych, gdzie sprzedawał bilety plażowiczom i występował jako komik w farsach dla turystów[4]. W 2006 wcielił się w rolę Danny’ego Zuko w musicalu Grease wystawianym w jednym z teatrów w Malmö. Za rolę otrzymywał za rolę pozytywne recenzje[6].
W 2005 zajął piąte miejsce w drugiej szwedzkiej wersji programu Idol[7]. W 2006 podpisał kontrakt z wytwórnią płytową Warner Music Sweden. W 2007 wziął udział z utworem „Cara mia” w Melodifestivalen, programie wyłaniającym reprezentanta Szwecji w Konkursie Piosenki Eurowizji[8][9]. W lutym wystąpił w trzecim półfinale selekcji i z pierwszego miejsca awansował do finału[10], w którym zajął trzecie miejsce[11]. Niedługo po finale selekcji z utworem wygrał Konkurs Drugiej Szansy OGAE[12], a także dotarł na szczyt szwedzkiej listy przebojów[13] i na czwarte miejsce notowania w Finlandii[14]. Pod koniec maja wydał debiutancki album studyjny pt. Stand by for…[15], z którym trafił na pierwsze miejsce listy sprzedaży w Szwecji[16] i za który odebrał status platynowej płyty. Album promował singlami: „Cara mia”[17], „Work of Art (da Vinci)”[18], „Brother oh Brother”[19] i „Miss America”[20]. Również w 2007 wykonał w duecie z Carolą piosenkę „Bro över mörka vatten” na koncercie Victoriadagen, który był organizowany z okazji urodzin księżniczki Victorii, a także zagrał główną rolę w musicalu Footloose, za co otrzymał nominację do nagrody Guldmasken[21]. W grudniu nagrał w duecie z Agnes Carlsson autorską wersję przeboju Mariah Carey „All I Want for Christmas Is You”[22] na potrzeby spotu reklamowego dla marki odzieżowej MQ, a także otrzymał nominacje do nagród Grammis w kategoriach: najlepszy artysta szwedzki, najlepszy utwór roku (za „Cara mia”) oraz najlepszy debiut roku (za Stand by for…)[23].
W lutym 2009 opublikował singiel „Impossible”[27], który został wykorzystany w reklamie firmy telekomunikacyjnej Telia. Wiosną wziął udział z utworem „Hope & Glory” w programie Melodifestivalen 2009[28], w którym zajął czwarte miejsce, w tym pierwsze miejsce w głosowaniu jurorów i piąte w rankingu telewidzów[29]. W marcu wydał singiel „Rewind”, który był drugim singlem z płyty pt. MZW, wydanej pod koniec miesiąca[30]. Tydzień przed premierą uzyskał za album status złotej płyty[31], a niedługo po premierze trafił z nim na pierwsze miejsce szwedzkiej listy sprzedaży[32]. W maju zaśpiewał singiel „Hold On”[33] na gali Humorgalan, będącej częścią akcji UNICEF na rzecz dzieci z najbiedniejszych zakątków świata. W ramach promocji płyty MZW wyruszył w trasę koncertową, obejmującą większość szwedzkich miast, a w tym czasie zaśpiewał też m.in. podczas jednego z koncertów Allsång på Skansen. W lipcu wystąpił na urodzinach księżniczki Wiktorii. Pod koniec października wystąpił z piosenką „Impossible” podczas szwedzkiej gali Rosa Bandet Galan. W listopadzie wyruszył w trasę koncertową po Szwecji, podczas której w ciągu 22 dni zagrał 32 świąteczne koncerty razem z artystkami, takimi jak Shirley Clamp, Sonja Alden czy Sanna Nielsen.
W kwietniu 2010 zaśpiewał gościnnie w utworze Marii Haukaas Storeng „Precious to Me”[34]. W listopadzie wydał trzeci album studyjny pt. Christmas with Friends, na którym umieścił 11 aranżacji świątecznych utworów, powstałych w duecie z wieloma szwedzkimi artystami, w tym dwie autorskie piosenki[35]. Płytę promował singlami „December”[36] i „Vit som en snö”, który nagrał z Pernillą Andersson[37]. W listopadzie otrzymał nominacje do nagród magazynu „QX” w kategoriach: najlepszy szwedzki mężczyzna i najlepszy szwedzki utwór (za „Hope & Glory”)[38]. W marcu 2013 wydał utwór „Broken Parts”, którym zapowiadał premierę kolejnego albumu[39]. W międzyczasie nagrał piosenkę „Run for Your Life”, napisaną na zamówienie szwedzkiej telewizji[40]. We wrześniu wydał utwór „Beautiful Life”[41], będący drugim singlem z albumu pt. Barcelona Sessions, który ukazał się w 2014[42]. Napisał też piosenkę „Hello Goodbye” dla duetu Erik Segerstedt i Tone Damli, uczestników programu Melodifestivalen 2013. Pod koniec roku zagrał główną rolę w nowej wersji musicalu Spök.
Pod koniec grudnia 2014 z piosenką „Heroes”[43] zakwalifikował się do stawki konkursowej Melodifestivalen 2015[44]. W marcu 2015 zwyciężył w finale programu, dzięki czemu został wybrany na reprezentanta Szwecji w 60. Konkursie Piosenki Eurowizji organizowanym w Wiedniu[45][46]. Jeszcze przed rozstrzygnięciem konkursu był jednym z głównych faworytów do wygranej[47]. 24 maja zdobył największą liczbę 365 punktów (w tym maksymalne noty 12 pkt z 12 krajów), dzięki czemu zwyciężył w finale Eurowizji 2015[48]. Po finale konkursu otrzymał Nagrodę Artystyczną im. Marcela Bezençona[49]. 5 czerwca wydał album pt. Perfectly Damaged[50], który zadebiutował na pierwszym miejscu szwedzkiej listy sprzedaży[51].
W 2013 wraz z Jonasem Björkmanem założył fundację „Zelmerlöw & Björkman Foundation”, za pośrednictwem której zbiera fundusze na pomoc materialno-naukową mieszkańcom Afryki Południwej.
W 2007 został okrzyknięty najseksowniejszym Szwedem według redakcji magazynu „QX”[68]. W styczniu 2009 został uznany za szóstego najbardziej wpływowego Szweda w plebiscycie szwedzkiego magazynu „Se & Hör”[69]. W 2015 wystąpił w sesji zdjęciowej dla magazynu „Gay Times”, która została zrealizowana na potrzeby akcji społecznej Prostate Cancer UK mającej zachęcić mężczyzn do badań profilaktycznych prostaty[70].
Życie prywatne
W latach 2008–2011 spotykał się ze szwedzką piosenkarką Marie Serneholt[71]. 5 września 2019 poślubił angielską aktorkę Ciarę Janson[72], z którą zaręczył się 30 lipca 2017[73]. Mają dwóch synów: Alberta Ossiana (ur. 2018) i Ossiana Matteusa (ur. 2022). Mieszkają w Wielkiej Brytanii.