Родился 24 марта 1919 года в селе Бейзимовка (ныне Чудновский район Житомирской области Украины). В 1933 году окончил 7 классов школы в селе Карповцы (ныне Чудновский район), в 1935 году - школу фабрично-заводского ученичества (ФЗУ). В 1935-1938 гг. работал котельщиком-сборщиком на заводе "Прогресс" в городе Бердичев (Житомирская область). В 1937 году окончил Винницкий аэроклуб. С марта 1938 года в рядах Красной Армии, в том же году окончил Одесскую военную авиационную школу лётчиков. Служил в частях ВВС Московского и Ленинградского военных округов.

Участник Советско-Финляндской войны в феврале - марте 1940 года в должности командира звена 153-го ИАП. Летал на И-153, воздушных побед не имел. В июле 1941 года окончил Полтавские курсы усовершенствования штурманов ВВС.

С июня 1941 года лейтенант З. В. Семенюк на фронтах Великой Отечественной войны в должности командира звена Отдельной Полтавской истребительной авиационной группы (вела боевую работу в направлениях Кременчуг - Днепропетровск), летал на И-16. С октября 1941 года - заместитель командира эскадрильи и штурман 512-го ИАП, летал на ЛаГГ-3 и Як-1. Воевал на Юго-Западном, Сталинградском и Донском фронтах. 5 августа 1942 года сбит в воздушном бою, совершил вынужденную посадку на передовой.

С января 1943 года служил в Управлении 220-й ИАД (с 3 февраля 1943 года - 1-й Гвардейской ИАД), летал на Як-1 и "Аэрокобре". Воевал на Донском, Центральном и 1-м Белорусском фронтах.

К 20 января 1943 года инспектор-лётчик по технике пилотирования 220-й истребительной авиационной дивизии (16-я Воздушная армия, Донской фронт) капитан З. В. Семенюк совершил 357 боевых вылетов, в 95 воздушных боях сбил лично 13 и в составе пары 4 самолёта противника (в наградном листе говорится о 14 личных и 4 групповых победах). Указом Президиума Верховного Совета СССР от 28 января 1943 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 697).

С октября 1944 года инспектор-лётчик по технике пилотирования 1-й Гвардейской истребительной авиационной дивизии Гвардии майор З. В. Семенюк не участвовал в боевых вылетах по состоянию здоровья. Всего совершил 453 боевых вылета, в 107 воздушных боях сбил лично 13 и в составе пары 5 самолётов противника (в последнем наградном листе от 19 июля 1944 года говорится о 15 личных и 5 групповых победах).

С марта 1945 года учился в Военно-Воздушной академии (в Монино), в октябре 1945 года отчислен из неё по состоянию здоровья. В 1945-1947 гг. - начальник отделения перелётов Управления Штаба ВВС Таврического военного округа. В 1947 году вернулся на лётную работу, служил заместителем командира ИАП (в Таврическом военном округе). В 1949 году окончил Высшие офицерские лётно-тактические курсы (в Липецке). С ноября 1949 года по февраль 1954 года - командир 311-го ИАП ПВО (Хабаровский край). С 1954 года - заместитель командира по лётной подготовке 254-й ИАД ПВО (Амурская армия ПВО). С октября 1955 года по июнь 1956 года - командир 254-й ИАД ПВО. Затем - заместитель командира по лётной подготовке, а с октября 1957 года - командир 82-й ИАД ПВО (Куйбышевский корпус ПВО). 17 мая 1958 года Гвардии полковник З. В. Семенюк погиб в авиационной катастрофе. Похоронен на Марковском кладбище в городе Йошкар-Ола (Республика Марий Эл). Одна из улиц Йошкар-Олы носит его имя.

Награждён орденами: Ленина (19.07.1942, 28.01.1943), Красного Знамени (06.11.1941, 09.11.1942), Отечественной войны 1-й степени (19.08.1944), Красной Звезды (21.08.1953, 22.02.1955); медалями, в том числе "За отвагу" (1940).