Petőfi Zoltán külső jegyeiben olyan volt, mint forradalmár édesapja, sokak szerint a személyisége is hasonló volt.
Petőfi Sándor 1846. szeptember 8-án találkozott először Szendrey Júliával, Petőfi erre az időre már országosan ismert költő volt. Júlia rövid időn belül a múzsája lett, számos versét innentől neki szánta, ilyen volt a Nem csoda, ha újra élek, a Reszket a bokor, a Szeptember végén, a Minek nevezzelek, és az Itt van az ősz, itt van újra.
Szerelmük rengeteg szimbolikus pillanatot örökített meg nem túl hosszú ideig tartó együttlétük során. Pontosan egy évvel a találkozásuk után, 1847. szeptember 8-án házasodtak össze Erdődön, majd a mézesheteiket Koltón töltötték. Mindenféle hozomány, szülői, anyagi támogatás nélkül teremtették meg saját otthonukat. Petőfit ugyanis Júlia édesapja egyáltalán nem kedvelte. Túlságosan szókimondónak, önérzetesnek találta.
Júlia 1848-ban esett teherbe. Egy korabeli anekdota szerint Petőfi Sándor 1848. március 15-én nagyon „termékeny” költőként állta meg a helyét a forradalomban. Már annyira, hogy aznap este fogant meg a fia, aki rá kilenc hónapra, 1848. december 15-én jött világra. Valójában Zoltán koraszülött lehett, így inkább a tavasz végére eshetett a fogantatása.
Petőfi Zoltán születésekor a költő ezt írta barátjának, Arany Jánosnak:
„Csak két szót írok. Apa vagyok. A többit olvasd a fehér papirosról. Szintúgy leolvashatod, mintha ráírnám. Ma délben született fiam, kit holnap vagy holnapután fognak megkeresztelni. Keresztapja és keresztanyja bizonyos Arany János és Arany Jánosné lesz. A fiú neve Zoltán."
A fiú édesanyjának rendszerint el kellett viselnie az egyedüllétet. A frissen megalakult családot az apja szabadságharc által vezérelt elvei szabdalták szét. Petőfivel Szendrey Júlia 1849. július 20-án Tordán találkozott utoljára. Az utolsó viszontlátást követően Petőfi Sándor a feleségének még két levelet írt. A harmadik levél, amit Júlia a kezébe vehetett, az a férje halálhíre volt.
Szendrey Júlia nem törődött bele a halálhírbe, mindent megtett, hogy felkutassa férjét, vagy megtudja, hol esett el, hol nyugszik, de mivel egy forradalmár özvegye volt, komoly nehézségekkel nézett szembe. Egy nap ismerőséhez fordult, Horváth Árpád történészhez, akivel másnap, 1850. július 21-én titokban összeházasodtak, hogy Júlia kikerülhessen a császári udvar kereszttüzéből. Ez országos felháborodáshoz vezetett, ami a Petőfi és a szabadságharc emlékének tisztelgő magyarság körében váltott ki nem várt ellenszenvet. Ebbe a házasságba hozta be magával Júlia a fiát, Petőfi Zoltánt, azonban a fiú törvényes gyámja Petőfi Sándor öccse, István volt.
Petőfi Zoltán számos vonásában hasonlított híres édesapjára, akit személyesen nem ismerhetett meg, hiszen csak néhány hónapos volt, amikor félárva lett.
Kamaszkorára az ifjú Petőfi nagyon rossz magaviseletű gyermek lett, örökölte apja szókimondó stílusát, önérzetes viselkedését. Az iskolát nem tudta befejezni, a főgimnázium hetedik osztályát félbe kellett hagynia, de a gyámja magához vette és beíratta magántanulónak. István azt akarta elérni, hogy Zoltán tisztességes ember legyen, a fiú viszont a nevével járó teherrel nehezen tudott megbirkózni.
Bármennyire is próbálta apja költészetéből megtudni, hogy milyen ember is volt ő, sokkal inkább kezdett összeroppanni a súlya alatt annak, hogy apja személye egy olyan romantizált szimbóluma a nemzetnek, aki talán abban a formában, ahogy a nép ajkán és az emlékezetében élt, soha nem is létezett, túl tökéletes volt.
Ennek a nyomásnak az anyja is kitette, amikor azt írta neki: „Egyetlen örökségedül nem bírsz tőlünk egyebet, csak nevedet, de azt ne feledd el soha, hogy e név Petőfi. Apád naggyá, fényessé tevé, te legalább őrizd meg minden szennytől, minden folttól.”
A szegedi társulat igazgatója csak azért tűrte el, mert ő volt Petőfi Sándor fia. Ellenben kiválóan beszélt franciául, angolul, de a munkában nem látta nagy örömét. Ami pénze volt, azt mind italra költötte és állandóan a nők után futott.
Zoltán születésétől fogva gyakran betegeskedett, ezt a bohém életmódja tovább rontotta. Rokoni támogatással rendszeresen járt gyógyfürdőkbe, így esett meg, hogy utolsó nyarát Gleichenbergben tölthette, ahol annyira össze tudta szedni magát, hogy visszatért a családhoz Pestre. Ez azonban kevésnek bizonyult. Petőfi Zoltán 1870. november 5-én reggel 7 órakor hunyt el tüdőbajban.
A gyászjelentését saját maga írta még a halála előtt két évvel. Másnap temették el a Kerepesi úti temetőben, az édesanyja mellé. 1908-ban a Petőfi Társaság exhumáltatta, a Petőfi család közös sírjába helyezték át földi maradványait.
Petőfi Zoltán életéről az Időutazó nevű YouTube-csatorna készített egy hiánypótló összefoglalót: