Родилась в дворянской семье. В её жилах текла кровь «арапа Петра Великого», прадеда А.С.Пушкина. Среди предков были сербские князья и шведы, родственники принадлежали к сановной знати Петербурга.
Лидия получила домашнее образование. Недолгое время она училась в петербургской женской гимназии, откуда была исключена за строптивый нрав. В 1884 году Лидия Дмитриевна вышла замуж за своего домашнего учителя, Константина Семеновича Шварсалона. Под влиянием мужа, она заинтересовалась социализмом и сблизилась с народниками. В её петербургском доме хранилась нелегальная литература, устраивались конспиративные встречи (об этом рассказыватся в очерке Г.Чулкова и в исследовании Т. Л. Никольской).
С Ивановым Лидия Дмитриевна познакомилась в 1893 г. в Риме, когда, бежав от мужа за границу, скиталась по Европе с тремя детьми.
Вместе с Ивановым организовала в Петербурге известный в 1900-е гг. литературный салон «На Башне» в круглом выступе дома на ул. Таврической, 25.
Первое появление в печати — под фамилией Шварсалон в 1889 году в «Северное вестнике» с этюдом «Неизбежное зло», о крестьянке Авдотье вынужденной идти в барский дом кормилицей, обрекая собственного ребенка… Рассказ датирован 28-м июня 1888 г. В начале 1900 -х гг. Зиновьева-Аннибал работала над романом «Пламенники», для первой части которого в 1903 году были уже изготовлены гранки в типографии А. С. Суворина. Но по ряду причин публикация не была осуществлена.
За подписью Зиновьева-Аннибал дебютировала драмой «Кольца»(1904г). В дальнейшем, продолжая писать пьесы и стихи, в основном выступала как прозаик. Ёе сборник рассказов «Трагический зверинец» был книгой, любомой многими известными современниками. Эту книгу высоко ценила Марина Цветаева. Не без влияния «Трагического зверинца» появились «Зверинец» Велимира Хлебникова и «Небесные верблюжата» Елены Гуро. В целом критика приняла сборник благосклонно. Анастасия Чеботаревская подчеркивала социалистические симпатии автора.
В рецензиях и статьях, посвящённых творчеству Андре Жида, Г.Джеймса, Фёдора Сологуба, А.Ремизова она выступала критиком «психологизма, способного заставить трепетать лишь один отдельно содрагающийся нерв». Зиновьева-Аннибал мечтала о «дерзком реализме», который поможет «с бережной медлительностью, все забывая, читать и перечитывать книгу, который подхватит читателя волною тончайшего, как кружевная пена, и меткого как имманентная правда жизни, искусства».
Автор нашумевшего романа «Тридцать три урода», получившего неоднозначные характеристики.
В сборнике рассказов «Нет!»(издан посмертно в 1918 г.) содержится мистически окрашенный протест против общественных условий, против «правительства полевых судов».
Белая ночь
Червленный щит тонул — не утопал,
В струях калился золотого рая…
И канул… Там, у заревого края,
В купели неугасной свет вскипал.
В синь бледную и в празелень опал
Из глуби камня так горит, играя.
Ночь стала — без теней. Не умирая,
В восточный горн огонь закатный пал.
Не движет свет. Дома, без протяженья, -
И бдительны, и слепы. Ночь — как день.
Но не межует граней четко тень.
Река хранит чудес отображенье.
Ей расточить огонь чудесный — лень…
Намеки здесь — и там лишь достиженья.