Русский и американский скрипач, композитор и педагог.
Родился в семье музыканта — профессионального скрипача, дирижёра Ростовского оперного театра Арона Цимбалиста и его жены Марии Литвиновой; от отца же получил свои первые уроки музыки. В 1901 году поступил в Петербургскую консерваторию в класс Леопольда Ауэра и блестяще окончил её в 1907, получив Большую золотую медаль и Рубинштейновскую премию. В том же году Цимбалист впервые выступил за границей — в Берлине и Лондоне. Настоящее мировое признание пришло к музыканту в 1910, когда он исполнил в Лейпциге Концерт Чайковского с оркестром под управлением Артура Никиша. Год спустя скрипач дебютировал в США, сыграв в Бостоне Концерт Глазунова. Успех, сопутствовавший этому концерту и одобрительный приём публики и критиков сподвигли Цимбалиста на решение остаться в США. В 1914 он женился на оперной певице Альме Глюк и часто выступал с ней в концертах.
С 1928 Цимбалист преподавал в Кёртисовском институте музыки, а с 1941 по 1968 был его директором. Среди его учеников — Оскар Шумский и Норман Кэрол. В 1949 скрипач заявил об окончании своей исполнительской карьеры и дал прощальный концерт в Нью-Йорке, однако три года спустя, к радости публики, вернулся на концертную сцену, исполнив посвящённый ему Концерт Джанкарло Менотти. В последующие годы Цимбалист ещё несколько раз выступил публично, был членом жюри первых четырёх конкурсов имени Чайковского.
Цимбалист — один из наиболее известных (наряду с Мишей Эльманом и Яшей Хейфецем) представителей скрипичной школы Леопольда Ауэра. Игра музыканта отличалась глубиной проникновения в стиль произведения, благородством звучания инструмента, сдержанными темпами. Несмотря на отсутствие излишней показной «виртуозности», техническое мастерство скрипача было на высоте, что ярко проявлялось при исполнении им музыки Никколо Паганини.
Музыкант осуществил проект, в рамках которого дал пять серий концертов, охвативших основные сочинения скрипичного репертуара за четыреста лет. Среди его собственных сочинений — опера «Ландара» (1956), симфоническая поэма «Портрет артиста» (1945), концерты, камерные ансамбли и многочисленные произведения для скрипки — фантазии на темы опер «Кармен» и «Золотой петушок», «Сарасатеана» и ряд других.
Сын и внучка Ефрема Цимбалиста — Ефрем Цимбалист-младший и Стефани Цимбалист — стали известными киноактёрами.