Родился в Баку как Лютфи Алескерзаде (или Аскер Заде). Отец (Рагим Алескерзаде, журналист по профессии) был азербайджанцем и иранским подданным, мать (Фаня Кориман, врач-педиатр по профессии) — российского еврейского происхождения. Учился в русской бакинской школе, в детстве много читал — как классические произведения русской литературы, так и мировую классику в русских переводах. С 1932 года жил в Иране, на протяжении 8 лет учился в Американском колледже Тегерана (впоследствии известном как Alborz — миссионерской пресвиторианской школе с персидским языком обучения), затем на электроинженерном факультете в Тегеранском университете (окончил в 1942 году). Уже в школе познакомился со своей будущей женой Фаней Занд (в замужестве Фэй Заде, род. 1920) из семьи двинских евреев, бежавших из Германии в Тегеран после прихода к власти нацистов.Много лет спустя Фэй Заде стала автором наиболее полной биографии своего мужа — ?Моя жизнь и путешествия с отцом нечёткой логики? (My Life and Travels with the Father of Fuzzy Logic, 1998).

После окончания университета Лотфи А. Заде работал вместе с отцом поставщиком стройматериалов для дислоцированных в Иране американских войск, переехал в Соединенные Штаты в июле 1944 года и в сентябре поступил в Массачусетсский технологический институт (получил диплом магистра в области электрической инженерии в 1946 году). Родители Лотфи Заде в это время жили в Нью-Йорке, где он поступил в аспирантуру Колумбийского университета, а после защиты диссертации в 1949 году остался там же ассистентом на инженерном отделении. С 1959 года работает в Калифорнийском университете (Беркли).

Опубликовал основополагающую работу по теории нечётких множеств в 1965, в которой изложил математический аппарат теории нечётких множеств. В 1973 предложил теорию нечёткой логики, позднее — теорию мягких вычислений (soft computing), а также — теорию вербальных вычислений и представлений (computing with words and perceptions).

Дочь Лотфи А. Заде — Стелла Заде (27 июля 1947, Нью-Йорк — 7 июня 2006, Санта Барбара, Калифорния) — журналистка (её муж, Дэвид Л. Герш — адвокат и известный писатель). Сын — Норман Заде, также известный как Норм Зада (Norm Zada) — математик в области информатики, профессиональный игрок в покер, издатель эротического журнала для мужчин Perfect 10: автор пособия по игре в покер (Winning Poker Systems, 1974).