Евгения Гинзбург родилась в Москве, в семье уроженца Гродно, фармацевта Соломона Абрамовича (Натановича) Гинзбурга (1876—1938) и его жены Ревекки Марковны (1881—1949), уроженки Вильно.
С 1920 по 1922 год Евгения Гинзбург училась в Казанском университете, на факультете общественных наук, после чего перевелась на 3-й курс общественного отделения Казанского Восточного педагогического института, который окончила в июне 1924 года (специальность история, в дальнейшем защитилась как кандидат исторических наук). В 1930-е годы активная коммунистка, работник образования в Казани, сотрудник областной газеты «Красная Татария».
Мать писателя Василия Аксёнова, жена председателя Казанского горсовета Павла Аксёнова, сестра поэтессы Натальи Соломоновны Гинзбург. Старший сын Алексей — от первого брака с доктором Фёдоровым, преподавателем Первого ленинградского мединститута, погиб во время блокады Ленинграда, где его с отцом застигла война.
Была репрессирована в 1937 году, приговорена к тюремному заключению Военной коллегией Верховного суда по статье 58, пункт 8, 11, обвинена в участии в троцкистской террористической организации. Приговор: 10 лет тюремного заключения с поражением в правах на 5 лет и с конфискацией имущества. В августе того же года как «отец и мать врага народа» были арестованы её родители. Провела 10 лет в тюрьмах (в том числе в Бутырках и Ярославском политизоляторе) и колымских лагерях (Эльген), 8 лет в «бессрочной» ссылке.
Добившись частичной реабилитации, Гинзбург почти 10 лет провела во Львове, где жила по адресу ул. Шевченко, 8, вместе со вторым мужем Антоном Вальтером. После его смерти в 1966 году вновь осела в Москве, на ул. 1-й Аэропортовской, работала в журналистике. Во Львове же Гинзбург создала и альтернативный вариант «Крутого маршрута», отличавшийся куда более резкой и последовательной антисталинской риторикой. По некоторым сведениям, он назывался «Под сенью Люциферова крыла». Но в 1965 году, опасаясь нового ареста и ссылки в связи с усилившимися преследованиями украинских националистов, Гинзбург уничтожила эту рукопись и все её черновики.
Похоронена в Москве на Кузьминском кладбище.
Автор книги воспоминаний «Крутой маршрут» (1967, вторая часть — 1975—1977), одного из первых литературных произведений, рассказывающих о сталинских репрессиях в СССР. Первая публикация состоялась в Милане (изд-во «Мандадори», 1967 год), куда она была вывезена в виде аудиозаписи. Вывоз и последующая публикация были произведены без ведома автора. В СССР «Крутой маршрут» впервые издан в 1988 году, до этого распространялся в самиздате.
В 1989 году Галина Волчек поставила в театре «Современник» пьесу «Крутой маршрут» в инсценировке А. Гетмана. В роли Евгении Семёновны — главной героини пьесы и воспоминаний — была занята Марина Неёлова.