Nació en Curicó, el 9 de abril de 1875. Hijo de José Torrealba y Margarita Ilabaca.

Autodidacta, ejerció el periodismo. En 1909 fundó el diario demócrata La Tribuna, que dirigió hasta 1915. Desde sus páginas promovió, en favor de la clase obrera, el ideario del Partido Demócrata, así reformas a la legislación laboral, el seguro obrero, la ley de accidentes del trabajo, la construcción de viviendas para trabajadores, el arbitraje de huelgas y campañas contra el alcoholismo, abordando en general todo lo relacionado con los intereses de las clases populares.

Integró el Consejo Superior de Habitaciones Obreras.

Ingresó muy joven al Partido Democrático, del cual fue uno de sus directores hasta el día de su muerte.

Fue miembro de la Sociedad Manuel Rodríguez, participó en otras instituciones y en el Congreso Social Obrero, que presidió en diversas ocasiones.

Se desempeñó como ministro de Industria, Obras Públicas y Ferrocarriles durante el gobierno de Arturo Alessandri Palma, entre el 23 de diciembre de 1920 y el 17 de agosto de 1921, fecha en que renunció. Durante este período, fomentó obras de pavimentación y edificación fiscal, generando empleo para miles de cesantes de las salitreras que se encontraban en albergues. Asimismo, impulsó obras de regadío y la construcción de caminos.

En septiembre de 1923, tras imponerse en las elecciones internas del Partido Demócrata, se proyectaba nuevamente como candidato a senador por Santiago, superando a Luis Correa Ramírez. Sin embargo, al día siguiente de los comicios, el 10 de septiembre de 1923, ambos se reunieron en el Congreso Nacional para tratar reclamaciones derivadas del proceso electoral.

En ese contexto, Correa Ramírez atacó al senador Zenón Torrealba en una sala privada de la Cámara de Diputados y, acto seguido, atentó contra su propia vida. Ambos fallecieron horas más tarde a consecuencia de estos hechos.