Герой Советского Союза, партизанка. Родилась в селе Осино-Гай Кирсановского уезда Тамбовской губернии. Сестра Героя Советского Союза А.А. Космодемьянского. Некоторое время Космодемьянские жили в селе Шиткино Енисейского округа. В 1930 году семья переехала в Москву. В 1941 году Зоя окончила 9 классов 201-й московской школы. В октябре 1941 года она добровольно вступила в специализированный партизанский отряд, действовавший в районе Можайска.
Зоя Космодемьянская дважды направлялась в тыл врага. В конце ноября 1941 года выполняла задание по поджёгу домов и конюшни в деревне Петрищево (Рузский район Московской области). Была схвачена полицаем из местных жителей Свиридовым. Несмотря на пытки, она не выдала военной тайны, не назвала себя. Была повешена фашистами. Похоронена на Новодевичьем кладбище в Москве.
16 февраля 1942 года З.А. Космодемьянская была посмертно удостоена звания Героя Советского Союза. Награждена орденом Ленина.
Памятники героине установлены в селе Осино-Гай, Тамбове, на Минском шоссе близ деревни Петрищево, на платформе станции метро «Измайловский парк»; мемориальная плита — в деревне Петрищево. В 201-й школе Москвы и в школе села Осино-Гай открыты музеи. Её именем названы: астероид, школы, улицы в Тамбове и во многих городах и сёлах.
Учреждены областная и районная премии имени Зои Космодемьянской.