Родился 28 сентября 1944 г. в г. Колин. Мать - учительница, отец - почтовый служащий. Когда Милошу было два года родители развелись, и детство он провел с матерью.

После окончания школы в 1963-1967 гг. работал на заводе "Татра" в Колине. Экономист по образованию, в 1969 г. окончил Высшую школу экономики в Праге, в котором преподавал в течение следующих двух лет.

Кандидат экономических наук.

В 1971—1984 гг. — сотрудник компаний "Ноктуа", "Текноспорт", спортивной организации "Спортпропаг", где основал центр прогнозирования, в 1985—1989 гг. работал в сельскохозяйственной компании "Агродат", занимался исследовательской работой, в 1990—1992 гг. работал в Институте прогнозирования Академии наук Чехословакии.
В 1968 году на волне "пражской весны" вступил в Коммунистическую партию Чехословакии (КПЧ), в 1970 г. был исключен из КПЧ за критику ввода в ЧССР войск стран Варшавского Договора.
В 1989—1990 гг. активный участник массового политического движения Гражданский форум (ГФ), деятельность которого привела к падению коммунистического режима в стране. Один из авторов предвыборного проекта ГФ "Принять ответственность за собственное будущее".
С 1992 по 2007 г. - член Чешской социал-демократической партии (ЧСДП).
С февраля 1993 по апрель 2001 г. — председатель ЧСДП, которая под его руководством превратилась в одну из самых влиятельных политических партий Чехии. В 2007 г., покинул ряды ЧСДП из-за конфликта с новым руководством партии.
В октябре 2009 г. основал левоцентристскую Партию прав граждан - земановцы.
В 1990 г. был избран в парламент Чехословакии. С 1992 г. - депутат парламента Чехии, в 1996—1998 гг. занимал пост председателя палаты депутатов. С июля 1998 по июль 2002 г. — премьер-министр Чешской Республики. В 2003 г. баллотировался на пост президента Чехии, но из-за разногласий в собственной партии проиграл выборы Вацлаву Клаусу.
В 2012 г. стал официальным кандидатом на пост президента страны от Партии прав граждан - земановцы. 26 января 2013 г. победил во втором туре первых в истории страны прямых выборах президента, набрав 54,8% голосов избирателей.
С 8 марта 2013 г. - президент Чешской республики.
Земан прославился тем, что всегда открыто и прямо высказывал свое критическое мнение о современных чешских и мировых политиках. Кроме того, он мог адресовать оскорбительные комментарии и в адрес целых народов. Эта черта характера вызывала уважение у одних политиков и страх и неприязнь у других.
20 июня 2014 г. в интервью ТАСС заявил, что не видит причин для изоляции России от Евросоюза. "Есть шанс повысить уровень нашего сотрудничества и не говорить о санкциях, не говорить об изоляции. Изоляция еще ни в одном случае не приводила нас к удаче, но приводила только к тому, что не было взаимопонимания, не было взаимодоверия. И это плохо".
14 августа 2014 г. в интервью чешскому телевидению сказал, что "применение любых санкций является бессмысленной и неэффективной мерой, потому что за ней следуют контрмеры. В результате раскручивается спираль, которая вредит экономическим отношениям и никому не приносит пользы. Это усиливает недоверие между странами".

Награжден Большим крестом ордена Белого льва и Большим крестом ордена Томаша Гаррига Масарика (2013).

Автор книг: "Как я ошибался в политике" и "Взлет и падение чешской социальной демократии".

Первая жена - Бланка Земанова. Вторая жена - Ивана Земанова (Беднарчикова).
Имеет сына Давида (1971) от первого брака и дочь Катержину (1994) от второго брака.