Deixeble de Parmènides —amb el qual vers el 450 aC visità Atenes, on produïren un fort impacte— i, segons Aristòtil, creador de la dialèctica, la seva aportació fonamental consisteix en la crítica de les opinions dels adversaris de l’ontologia parmenidiana: Zenó comença concedint una hipòtesi, i després en deriva alhora dues conseqüències contradictòries, amb la qual cosa l’adversari ha d’abandonar la seva suposició inicial. Dels anomenats arguments o apories de Zenó —dirigits contra la multiplicitat de les coses, per a afirmar la unitat de l’ésser, o contra el moviment, per a defensar la immobilitat de l’ésser—, Aristòtil n'ha conservats quatre (del segon tipus), el més conegut dels quals és el d’Aquil·les, el més ràpid, i la tortuga, la més lenta, la qual, tanmateix, mai no pot ésser atrapada pel primer (quan aquest arribarà al punt de partença de la tortuga, aquesta haurà avançat una mica, i així successivament fins a l’infinit).
Basats en la idea de la infinita divisibilitat de l’espai i el temps, aquests arguments palesen una formació matemàtica en Zenó, i probablement foren dirigits per ell contra els pitagòrics, més que no pas contra els heraclitans, per tal com aquells consideraven la multiplicitat com a composta per un nombre infinit d’unitats.