Z wykształcenia zootechnik, sprawował urząd ministra rolnictwa, zasobów wodnych i przemysłu przetwórczego w rządzie Ałmazbeka Atambajewa od kwietnia do listopada 2007, gubernatora obwodu oszyńskiego w latach 2010–2012 oraz przedstawiciela rządowego w obwodzie oszyńskim w latach 2012–2015.
17 maja 2017 został nominowany przez rządzącą Socjaldemokratyczną Partię Kirgistanu do startu z jej ramienia w zaplanowanych na jesień wyborach prezydenckich[5]. Na XVI zjeździe partii został oficjalnie wybrany kandydatem, a 15 lipca2017 roku jego kandydatura została zarejestrowana przez Centralną Komisję Wyborczą[6][7]. Ostatecznie zdobył w nich 925 361głosów co dało mu zwycięstwo już w pierwszej turze[8].
8 sierpnia został oskarżony przez pełnomocników wyborczych Temira Sarijewa oraz Rity Karasartowej o prowadzenie agitacji wyborczej mimo tego, że kampania wyborcza jeszcze nie rozpoczęła się – zabrania tego kirgiski Kodeks Wyborczy. Miał on wzywać ministrów ze swojego rządu, gubernatorów, merów miast oraz innych urzędników do sztabu wyborczego SDPK i namawiać ich do popierania jego startu oraz zbierania podpisów poparcia pod jego kandydaturą[9][10]. 13 sierpnia CKW uznała te oskarżenia za bezpodstawne[11][12].
Zgodnie z kirgiskim prawem zabronione jest zajmowanie stanowiska premiera oraz startowanie w wyborach prezydenckich. W związku z tym 21 sierpnia złożył na ręce prezydenta swoją dymisję[2], który tego samego dnia ją przyjął[13]. Na ten sam dzień zwołane zostało nadzwyczajne posiedzenie Rady Najwyższej, na którym Sooronbaj podsumował 1,5 roku swoich rządów[14]. W następnym dniu prezydent podpisał dokument rozwiązujący obecny rząd oraz polecił liderom koalicji rządzącej jak najszybszy wybór następcy[15]. Wystosował również pismo do toragi Żogorku Kenesz o zwołanie nadzwyczajnej sesji parlamentu na 25 sierpnia[16]. 24 sierpnia Socjaldemokratyczna Partia Kirgistanu obradowała nad składem nowego rządu oraz zapoznała się z programem Sapara Isakowa – kandydata na stanowisko premiera[17], który kolejnego dnia 97 głosami został wybrany premierem[18].
W następstwie wygranych wyborów prezydenckich, 24 listopada 2017 w Biszkeku odbyła się uroczysta inauguracja, podczas której Sooronbaj Dżeenbekow objął urząd prezydenta Kirgistanu[19]. Na fali protestów społecznych po wyborach w 2020 roku 15 października zrezygnował z urzędu[20][21].