Родился в местечке Нова-Прилука близ
Киева, в семье мелкого арендатора Якова Ваксмана и владелицы промтоварного магазина Фрейды Ваксман (урожд. Лондон). Окончил гимназию № 5 в
Одессе. В 1910 эмигрирует в
США. Там, какое-то время жил у сестёр на ферме в штате
Нью-Джерси. Поступил в сельскохозяйственный колледж, в котором изучал микробиологию почвы. Магистр естественных наук (
1915). В
1918 изучая химию ферментов в
Калифорнийском университете в Беркли получает
степень доктора. Дальнейшая его карьера связана с Рутгерским университетом в штате
Нью-Джерси. В
1925 назначен адъюнкт-профессором, в 1931 —
профессором. В 1932 Американская ассоциация по борьбе с туберкулезом обратилась к Зельману Ваксману с просьбой изучить процесс разрушения палочки туберкулеза в почве. Учёный дал заключение, что за этот процесс ответственны микробы-антагонисты. В конце 1930-х годов Зельман Ваксман разрабатывает новую программу, касающуюся использования результатов, полученных исследований в области микробиологии для лечения болезней. В течение четырех лет Ваксман и его коллеги исследовали около десяти тысяч различных микроорганизмов почвенного покрова в поисках антибиотиков, способных воздействовать на бактерии. В 1940 ученые выделили актиномицин, оказавшийся довольно токсичным. Спустя два года они открыли стрептотрицин, антибиотик оказавшийся эффективным в отношении возбудителей
туберкулёза. В 1943 обнаружен
стрептомицин. После нескольких лет тестирования и доработки, в
1946 году стрептомицин начинает широко использоваться для борьбы с туберкулёзом и проказой. Стрептомицин оказался весьма ценным, так как был эффективен в отношении бактерий, устойчивых к сульфаниламидным препаратам и
пенициллину. Получение
стрептомицина побудило других ученых к поиску новых антибиотиков. Развитие этого направления лекарственных средств — безусловная заслуга работ Зельмана Ваксмана.