Erwägungen:
1. X._ (geb. 1969), Staatsangehöriger von Bangladesch, reiste am 31. Juli 2001 in die Schweiz ein und stellte ein Asylgesuch, das abgewiesen wurde. Wegen fehlender Reisedokumente verzögerte sich der Vollzug der Wegweisung. Am 22. September 2004 heiratete X._ eine 23 Jahre ältere Schweizerin und erhielt deshalb eine Aufenthaltsbewilligung. Am 19. April 2007 wurde die eheliche Gemeinschaft aufgehoben. Das Migrationsamt der Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich wies das Gesuch um Verlängerung der Aufenthaltsbewilligung ab. Ein dagegen gerichteter Rekurs blieb erfolglos, ebenso die darauffolgende Beschwerde an das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich.
Vor Bundesgericht beantragt X._, den Entscheid des Verwaltungsgerichts des Kantons Zürich vom 19. Januar 2011 aufzuheben, das Migrationsamt des Kantons Zürich anzuweisen, ihm eine Niederlassungsbewilligung zu erteilen, eventuell die Aufenthaltsbewilligung zu verlängern, der Beschwerde aufschiebende Wirkung zu erteilen und ihm unentgeltliche Rechtspflege zu gewähren.
Mit Verfügung vom 15. März 2011 erkannte der Präsident der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung der Beschwerde aufschiebende Wirkung zu.
2. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ist offensichtlich unbegründet, weshalb sie im Verfahren nach Art. 109 Abs. 2 lit. a BGG mit summarischer Begründung abgewiesen wird.
2.1 Ausländische Ehegatten von Schweizerinnen haben unter Vorbehalt von Art. 51 des Bundesgesetzes über die Ausländerinnen und Ausländer vom 16. Dezember 2005 (AuG; SR 142.20) Anspruch auf Erteilung und Verlängerung ihrer Aufenthaltsbewilligung, wenn sie mit ihrem Partner zusammenwohnen (Art. 42 Abs. 1 AuG). Der Bewilligungsanspruch besteht trotz Auflösung der Ehe oder der Familiengemeinschaft fort, wenn die Ehegemeinschaft mindestens drei Jahre gedauert hat und die betroffene ausländische Person erfolgreich integriert ist oder wenn wichtige persönliche Gründe (dazu Art. 50 Abs. 2 AuG) einen weiteren Aufenthalt in der Schweiz erforderlich machen (Art. 50 Abs. 1 lit. a bzw. lit. b AuG). Eine Ehegemeinschaft liegt vor, solange die eheliche Beziehung tatsächlich gelebt wird und ein gegenseitiger Ehewille besteht. Mit Blick auf Art. 49 AuG, der den Ehegatten bei weiterbestehender Familiengemeinschaft gestattet, aus wichtigen Gründen getrennt zu leben, ist jeweils aufgrund sämtlicher Umstände im Einzelfall zu bestimmen, ab welchem Zeitpunkt die eheliche Gemeinschaft als definitiv aufgelöst zu gelten hat.
2.2 Offensichtlich wohnen die Ehegatten nicht mehr zusammen. Nach dem vorinstanzlich festgestellten Sachverhalt, der für das Bundesgericht verbindlich ist (vgl. Art. 105 Abs. 1 BGG) und vom Beschwerdeführer in seiner Beschwerde ausdrücklich bestätigt wird, haben die Eheleute die eheliche Gemeinschaft am 19. April 2007 aufgegeben. Insofern erübrigt sich eine Prüfung der Frage, ob berechtigter Anlass für eine Ausnahme vom Erfordernis des Zusammenwohnens besteht (Art. 49 AuG). Der Beschwerdeführer vertritt zwar die Auffassung, dass der Ehewille noch nicht (definitiv) erloschen und die Trennung Folge des Arbeitsortes sei. Er legt jedoch nicht einmal dar (Art. 42 Abs. 2 BGG), inwiefern der Arbeitsort getrennte Wohnungen erforderlich machen würde.
Zu prüfen bleibt somit, ob dem Beschwerdeführer Anspruch auf Verlängerung der Aufenthaltsbewilligung aufgrund von Art. 50 AuG zusteht. Der Beschwerdeführer hat am 22. September 2004 geheiratet. Das Zusammenwohnen endete am 19. April 2007 und dauerte somit weniger als drei Jahre. Art. 50 Abs. 1 lit. a AuG ist nicht erfüllt.
Der Beschwerdeführer beruft sich auch vergeblich auf den nachehelichen Härtefall nach Art. 50 Abs. 1 lit. b i.V.m. Abs. 2 AuG. Danach besteht der Bewilligungsanspruch weiter, falls wichtige persönliche Gründe einen weiteren Aufenthalt in der Schweiz erforderlich machen. Solche bestanden hier indessen nicht: Der Beschwerdeführer reiste erst mit 32 Jahren in die Schweiz ein. Bis zu diesem Zeitpunkt lebte und arbeitete er in Bangladesch; dort hat er auch noch Verwandte. Weshalb eine soziale Wiedereingliederung im Herkunftsland gefährdet sein sollte, führt der Beschwerdeführer nicht aus. Massgebend ist nicht, dass er in der Schweiz Arbeit hat, Deutsch spricht, integriert ist und einen Bekanntenkreis aufgebaut hat. Bei der Anwendung von Art. 50 Abs. 1 lit. b AuG ist entscheidend, ob die persönliche, berufliche und familiäre Wiedereingliederung der betroffenen ausländischen Person bei einer Rückkehr in ihre Heimat als stark gefährdet zu gelten hat und nicht, ob ein Leben in der Schweiz einfacher wäre und von ihr bevorzugt würde (Urteil 2C_216/2009 vom 20. August 2009 E. 3).
2.3 Der Beschwerdeführer macht zudem geltend, dass er Anspruch auf eine Niederlassungsbewilligung habe, da er inzwischen länger als fünf Jahre verheiratet sei (vgl. Art. 42 Abs. 3 AuG). Auch dieser Anspruch setzt eine Wohngemeinschaft voraus (vgl. MARC SPESCHA, in: Spescha/Thür/Zünd/Bolzli, Migrationsrecht, 2. Aufl. 2009, N 9 zu Art. 42 AuG), abgesehen davon, dass die Erteilung einer Niederlassungsbewilligung den Streitgegenstand über das Anfechtungsobjekt (Verfügung über Verlängerung der Aufenthaltsbewilligung) in unzulässiger Weise hinausdehnen würde.
3. Dem Verfahrensausgang entsprechend wird der unterliegende Beschwerdeführer kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG), da das im bundesgerichtliche Verfahren gestellte Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege in Folge Aussichtslosigkeit des Begehrens abzuweisen ist (Art. 64 Abs. 1 BGG). Parteientschädigungen sind keine geschuldet (Art. 68 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 1'500.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Verfahrensbeteiligten, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 2. Abteilung, und dem Bundesamt für Migration schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 1. Juni 2011
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
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