1928年，參加崇賢秘密農民協會。不久又參加兒童團，當上指導員。
1930年，任少先隊隊長，參加了浪川區清剿民團的戰鬥。同年，參加中國工農紅軍，加入中國***產主義青年團。
1935年，由團轉入中國***產黨。土地革命戰爭時期，任紅十二軍政治部宣傳員，補充壹師壹團政治處青年幹事。參加了中央蘇區第壹至五次反圍剿戰爭。
1934年10月，中央紅軍開始了艱苦卓絕的二萬五千裏長征。鄒衍壹直在總政治部任通信班長。他經常往返於總部和毛澤東、周恩來、朱德等中央領導人之間，傳遞情報和重要信件。
1936年，初進中央黨校學習。結業後分配至西北保衛局任檢查科科長，甘肅華池縣保衛局長，陜甘寧省保衛局偵察科科長，定邊（中心）縣保衛局長。
1938年，再入延安中央黨校學習，結業後任陜甘寧邊區保安處政治處主任，邊區政府保衛團政治委員兼延安南區分區衛戌司令。
1942年，大生產運動中因領導部隊抓生產成績顯著，被選為陜甘寧邊區勞動模範，並出席了陜甘寧邊區政府召開的表彰大會。
解放戰爭時期，任晉察軍區晉西支隊副政治委員兼第二團政治委員，牡丹江軍區政治部主任，東北野戰軍獨立第八師政治委員。在此期間，鄒衍率部參加上黨戰役，領導了牡丹江地區的剿匪、土地改革運動，參加了解放吉林、圍困長春和遼沈等重大戰役，為東北的解放作出了重要貢獻。東北解放後，獨八師歸屬十縱隊指揮，後改為壹六師入關，參加平津戰役。北平和平解放後，鄒衍所部奉命留守北京，參與組建中央公安部隊，任政治委員，負責保衛黨中央、毛澤東的安全和北京地區的衛戌工作。他參與組織部隊迎接黨中央和毛澤東安全進駐北平，保衛了全國第壹次政治協商會議的勝利召開，參加了開國大典和國慶周年紀念的保衛工作。
新中國成立後，1951年春任東北公安部隊副政治委員，沈陽軍區裝甲兵政治委員、五十軍政治委員、沈陽軍區政治部副主任、副政治委員、顧問。任職東北公安部隊期間，參加領導、指揮了隱蔽戰線上的鬥爭。
1952年，率公安部隊與地方公安部門壹起殲滅、俘獲美蔣海上派遣特務3組80人、空降特務5起33人。最富傳奇色彩並轟動世界的是生擒美國中央情報局間諜唐奈和費克圖。整個部隊受到了周恩來的表揚。
1955年，被授予少將軍銜。榮獲三級八壹勛章、二級獨立自由勛章、壹級解放勛章。1988年榮獲壹級紅星功勛榮譽章。是中國***產黨第九、十、十二次全國代表大會代表，在中國***產黨第十二次全國代表大會上當選為中央紀律檢查委員會委員，列席了黨的十三次全國代表大會。