Отец — Георгий Константинович Широков (1900—1939?), из состоятельной семьи, был курсантом Тифлисского юнкерского училища по классу трубы. В 1919 году вывезен в Англию, вернулся в 1928-м. В 1939 году арестован, дальнейшая судьба неизвестна.
Мать — Александра Петровна Иванова (1909—?). Работала на рыбоконсервном заводе в Махачкале в отделе кадров, руководила кружком «Ворошиловский стрелок». В 1942 году вышла замуж вторично. Ее сестра Евгения в 15 лет убежала с бродячим цирком «Шапито» и стала довольно известной артисткой-воздушной гимнасткой, выйдя замуж за известного клоуна Якова Пименова. Их отец Петр Иванович Иванов, туляк, руководитель строительной артели на рыбопромыслах.
Отчим — Михаил Игнатьевич Кириенко (1901—?).
Муж — Валерий Алексеевич Тарасевский (1943—2004), экономист. Сыновья: Тимур и Максим Тарасевские. 3 внука, 2 внучки, 1 правнук.
После войны переехала с семьей на Ставрополье, станица Новопавловская. После 7 класса поступила в Московский железнодорожный техникум, затем училась в сельхозтехникуме.
Окончила ВГИК (1958, курс Сергея Герасимова и Тамары Макаровой).
В 1959—1960 годах — актриса Московского драматического театра на Малой Бронной, с 1961-го — Театра-студии киноактёра.
Признанная советская «кинозвезда» 1950-1960-х годов. Всесоюзную известность получила после исполнения роли Натальи в фильме своего учителя Сергея Герасимова «Тихий Дон». В дальнейшем сыграла яркие роли в фильме «Судьба человека», «Поэма о море» и др.
Актрису долгое время не снимали. Как отмечает в своих интервью Зинаида Кириенко, это связано с конфликтом с неким высокопоставленным чиновником.
Актриса долгие годы перебивалась ролями второго плана. Вновь стала набирать популярность после роли в фильме режиссера Евгения Матвеева «Любовь земная». В дальнейшем снялась еще в нескольких картинах Матвеева.
Известна также как певица. Как исполнительница песен сотрудничает с поэтом Анатолием Поперечным, композитором Евгением Бедненко и другими. Входила в состав жюри Московского международного конкурса молодых исполнителей русского романса «Романсиада».