Nato a Sant’Angelo in Vado (PU), primogenito del pittore Ottaviano de Zucharellis (poi Zuccaro) e Antonia Neri; i suoi fratelli: Bartolomea, Federico, Iacopo, Lucio, Maurizio, Aloysio, Marco Antonio. Taddeo apprese i rudimenti dell’arte dal padre; partì a quattordici anni per Roma (1543), inizialmente presso un lontano parente, lui pure pittore.
La città portava i segni del terribile Sacco del 1527. Vi era stata la fuga degli artisti che avevano affiancato Raffaello; solo Perin del Vaga era a Roma, e nel 1543 stava dipingendo le stanze di Paolo III in Castel Sant’Angelo. Taddeo nel passare da un modesto maestro all’altro, e nello studiare da sé i marmi antichi, gli affreschi di Raffaello e Michelangelo, le facciate dipinte di Polidoro e Maturino, definì per un proprio originale linguaggio artistico, con la padronanza del disegno e la sensibilità al colorismo sfumato dei lombardi, specialmente del Correggio. Nel 1548 conobbe già il successo con la facciata del palazzo di Jacopo Mattei a Roma, dedicata ai Fatti di Furio Camillo di cui restano solo i disegni preparatori. Nel 1550 era nel gruppo di pittori che decoravano le stanze di Villa Giulia. In quell’anno giubilare i genitori gli portarono a Roma il fratellino Federico, di undici anni, che fu avviato alla pittura e si inserì nella sua squadra artistica.
Guidobaldo II Duca di Urbino lo chiamò a terminare le facciate della Cappella del Duomo; sempre per il Duca, Taddeo dipinse una grande tela rappresentante la Conversione di San Paolo. Insieme al fratello Federico lasciò alcuni lavori nella città natale, Sant’Angelo in Vado, attualmente raccolti nel complesso museale di Santa Maria Extra Muros. Taddeo produsse i disegni per Storie di Cesare utilizzati dai ceramisti di Casteldurante per decorare il servizio la credenza Spagnola donata dal duca d’Urbino a Filippo II, re di Spagna.
Jacopo Mattei gli fece affrescare le Storie della Passione di Cristo nella cappella della Crocifissione in Santa Maria della Consolazione (1553-56). Nel palazzo Mattei di via Botteghe Oscure, dipinse Storie di Alessandro Magno e Trionfo di Bacco. Per Mario Frangipani dipinse la cappella in San Marcello al Corso con Storie di San Paolo (iniziata nel 1556), per Stefano del Bufalo il Parnaso in una loggia nel giardino, per Giordano Orsini Storie di Psiche, Storie di Alessandro Magno nel Castello di Bracciano (1560).
Taddeo in Vaticano eseguì Carlo Magno che conferma la donazione di Ravenna e iniziò la Presa di Tunisi sulla parete di confine con la Cappella Paolina. La sua attività, già intensa, si fece frenetica entrando al servizio della famiglia Farnese. Nel 1559 il maestro di casa del cardinale Alessandro Farnese affidò agli Zuccari la decorazione delle facciate del suo palazzetto presso la chiesa di Sant’Eustachio, con storie dedicate al santo. L’incarico fu svolto da Federico e Taddeo fece alcuni ritocchi e tra i due fratelli sorse una grave discordia, che fu risolta con un patto importante: Taddeo, titolare dei contratti avrebbe corretto i disegni e cartoni di Federico, ma non avrebbe toccato le pitture su tavola, tela o muro. Il “patto di Sant’Eustachio” ebbe la conseguenza che alcuni disegni degli anni ’60 furini attribuiti ora all’uno, ora all’altro dei due fratelli: i disegni prodotti a due mani, quasi sempre impostati da Federico, per i contorni lisci e continui, e ritoccati da Taddeo, per l’inconfondibile dinamismo del segno insistito.
Nel 1561 ebbe inizio la massima impresa di Taddeo, la decorazione di villa Farnese a Caprarola, in cui lavorò fino al 1566 (data della morte): morì il giorno del suo compleanno, il 1º settembre. E’ sepolto al Pantheon a Roma a fianco di quello che fu il suo maestro ideale, Raffaello Sanzio.