Zabolotni nació el 28 de diciembre de 1866 en la aldea de Chobotarka de la gobernación de Podolia, en el seno de una familia de campesinos pobres que vivían en una casa de dos habitaciones. Su padre, Kirilo, había sido siervo hasta la abolición de la servidumbre cinco años antes del nacimiento de su hijo, y estaba casado con una mujer llamada Yevgenia.[1] Cuando tenía 11 años, su padre murió y su tío Makar Sauliak lo llevó a Rostov del Don, quien enseñaba ciencias naturales y geografía en la ciudad.[1] Allí pudo asistir al gimnasio, demostrando su inteligencia y que tenía talento para las ciencias naturales.[2] La familia luego se mudó a Odesa en 1880, por consejo de Makar, quien les dijo que se quedaran con otro tío llamado Vasil, donde estudió en el liceo Richelieu.[3][1]
Posteriormente asistió a la Universidad de Novorossiya, donde se graduó en 1891. Allí, pudo estudiar con científicos notables como Iliá Méchnikov, Iván Séchenov y León Cienkowski.[3] Protestó, como parte de un movimiento estudiantil, contra un plan ruso para eliminar la autonomía universitaria y pasó tres meses en la cárcel en 1883.[2] Durante su encarcelamiento, enfermó, lo que posiblemente lo salvó de la expulsión de Odesa y del exilio lejano.[1] En 1894 se graduó de la Universidad Nacional de Medicina Bogomolets. Durante su tiempo en la universidad, realizó investigaciones sobre la inmunización humana contra el cólera y una evaluación sanitaria de los campos de riego en Odesa.[3] Trabajó como médico en el hospital militar de Kiev de 1895 a 1897. En 1987, fue invitado a trabajar en París por su antiguo profesor Élie Metchnikoff, donde trabajó en el Instituto Pasteur antes de regresar a Rusia en 1898.[3] También fue a Bombay para realizar investigaciones en 1897 con V. Vysokovich y E. Redrov.[3] En 1898, en el Instituto Médico Femenino de San Petersburgo, estableció lo que se considera el primer departamento especializado en bacteriología en Rusia, un departamento que dirigió hasta 1928.[4]
Durante este período también fue uno de los tres científicos (junto con Mijáil Tartakovski y Nikolái Berestnev) que dirigieron el laboratorio especial establecido en 1898 en la fortaleza de Alejandro, una isla artificial en el golfo de Finlandia cerca de la isla Kotlin, donde se produjeron vacunas y sueros contra la peste y se realizaron experimentos con patógenos para la peste y el cólera.[5]
De 1919 a 1923 fue rector de la Universidad Nacional de Medicina de Odesa, donde fundó en 1920 lo que se considera el primer departamento de Epidemiología del mundo. De 1924 a 1928 fue profesor en la Academia Médica Militar de Leningrado y en 1928 fundó en Kiev lo que hoy se conoce como el Instituto Zabolotni de Microbiología y Virología.[4] En 1930, después de que las autoridades soviéticas completaran la toma política de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania y expulsaran a Mijailo Hrushevski como candidato a la presidencia, Zabolotni fue nombrado presidente de la Academia.[6]
Zabolotni llevó a cabo investigaciones pioneras sobre diversas enfermedades infecciosas, como el cólera, la difteria, la disentería, la peste, la sífilis y el tifus, así como sobre la gangrena. En 1904, para abordar los problemas sanitarios en Rusia, escribió al duque Pedro Alexandrovich de Oldenburg criticando la falta de leyes sanitarias en el país.[3] Zabolotni demostró que la peste era transmitida por roedores y contribuyó al desarrollo de vacunas y sueros para curarla; entre sus investigaciones, se encontraba el consumo de un cultivo vivo de cólera tras inmunizarse, demostrando así la eficacia de la inmunización. También dirigió misiones de investigación durante la tercera pandemia de peste en India, Arabia, Mongolia y China.[4] Habiendo realizado un extenso trabajo de campo en el norte de China,[7] fue un delegado "influyente" en la conferencia de Mukden de 1911 donde China, obligada por la peste manchú que mató a 60 000 personas, "adoptó un enfoque occidental de la atención médica, con la intención de promover la salud pública durante los primeros años de la República China".[8]
Murió el 15 de diciembre de 1929 y fue enterrado en el pueblo donde nació.[4]