W latach 1954–1957 studiował prawo na Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. W 1958 roku rozpoczął studia kompozytorskie w warszawskiej Państwowej Wyższej Szkole Muzycznej, początkowo pod kierunkiem Piotra Perkowskiego, a po roku u Tadeusza Szeligowskiego, po śmierci którego kontynuował naukę u Bolesława Szabelskiego w Państwowej Wyższej Szkole Muzycznej w Katowicach, gdzie w 1964 roku uzyskał dyplom. W latach 1966–1967 Bargielski odbywał studia uzupełniające u Nadii Boulanger w Paryżu, a w roku 1972 – w Hochschule fur Musik w Grazu. W 1986 roku był stypendystą Deutscher Akademischer Austauschdienst w Darmstadcie. W roku 1967 kompozytor wyjechał do Austrii, gdzie do 2002 roku mieszkał w Grazu i w Wiedniu. Od 2002 roku pracuje w Akademii Muzycznej w Bydgoszczy. W latach 2005–2014 prowadził klasę kompozycji w Akademii Muzycznej w Krakowie.
Dorobek kompozytorski Zbigniewa Bargielskiego obejmuje blisko 200 kompozycji reprezentujących rozmaite gatunki i formy. Większość z nich wykonano w krajach Europy, a także w Japonii, Stanach Zjednoczonych, Australii, Ameryce Południowej.
Charakterystyczny styl kompozytora wyróżnia wypracowany przez Bargielskiego system centrowy oparty na selekcji i systematyzacji parametrów organizacji muzycznej, zwłaszcza wysokości dźwięków. Istotną cechą jego twórczości jest również oryginalna koncepcja formy muzycznej określana przez Bargielskiego mianem formy klockowej o cechach formy segmentowo-wariacyjnej, addytywnej, organizowanej według ścisłego porządku następstw segmentów (A, A1, B, A2, B1, C, A3, B2, C1, D…).
Zbigniew Bargielski jest laureatem wielu konkursów kompozytorskich, m.in. w Konkursie Koła Młodych Związku Kompozytorów Polskich w 1965 roku zdobył I nagrodę za Parades na orkiestrę symfoniczną; w Konkursie Kompozytorskim im. Artura Malawskiego w Krakowie w 1976 roku – II nagrodę za I Kwartet smyczkowy „Alpejski”; w 1981 roku został wyróżniony przez Międzynarodową Trybunę Kompozytorów UNESCO w Paryżu za ten sam Kwartet; w 1995 roku utwór Trigonalia na gitarę, akordeon, perkusję i orkiestrę kameralną otrzymał rekomendację Międzynarodowej Trybuny Kompozytorów UNESCO w Paryżu. Twórca przez wiele lat działał w Związku Kompozytorów Polskich. Był również jurorem (niejednokrotnie w funkcji przewodniczącego) rożnych konkursów kompozytorskich.
Odrębnym obszarem aktywności Bargielskiego była działalność publicystyczna, szczególnie ożywiona w latach 1965–1978 („Kurier Polski”, „Literatura”, „ITD.”, „Kultura”, „Ruch Muzyczny”). Zbigniew Bargielski otrzymał wiele prestiżowych nagród i odznaczeń za wybitne osiągnięcia w dziedzinie kultury muzycznej, m.in. odznakę „Zasłużony dla Kultury Polskiej” (1990), nagrodę Anton-Benya-Preis (Wiedeń 2000), nagrodę Związku Kompozytorów Polskich (2001), złoty medal „Zasłużony Kulturze – Gloria Artis” (2011), Nagrodę Artystyczną Prezydenta Miasta Bydgoszczy (2017).
