Родилась 13 сентября 1923 года в селе Осино-Гай (Гавриловский район Тамбовской области). В 1930 году семья переехала в Москву, где Зоя окончила 9 классов средней школы № 201. В октябре 1941 года добровольно вступила в специальный партизанский отряд, действовавший по заданию штаба Западного фронта на можайском направлении. В отряде Зоя выполняла сложные и ответственные задания. В конце ноября 1941 года в деревне Петрищево (Рузский район Московской области) отважная партизанка сожгла несколько занятых врагом домов. Через два дня, ночью, при повторной попытке совершить поджоги, была схвачена немецким часовым. Несмотря на жестокие пытки и истязания, партизанка не выдала военной тайны и не назвала своего имени. В полдень 29 ноября 1941 года  она была казнена фашистами. Стоя у виселицы, Зоя призывала собравшихся у места казни людей к борьбе против фашистов. В час испытаний Космодемьянская выполнила свой долг до конца, отдав жизнь за свободу и независимость страны. За этот подвиг  Зое Анатольевне Космодемьянской Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 февраля 1942 года было присвоено звание Героя Советского Союза (посмертно).

Похоронена Зоя на Новодевичьем кладбище в Москве. Памятники установлены на Минском шоссе близ деревни Петрищево и в Москве на платформе станции метро «Измайловский парк», недавно переименованной в «Партизанскую». Мемориальная плита - в деревне Петрищево, на месте первого захоронения Зои. В 201-й школе Москвы и в школе родного села открыты музеи. Имя Зои Космодемьянской носят улицы и школы многих городов и сел, астероид, ей посвящены многие литературные произведения.