Родилась 9 июля 1933 г. в Махачкале (Дагестанская АССР, ныне Республика Дагестан). При рождении - Зинаида Георгиевна Широкова. Получая паспорт, взяла фамилию отчима, а также поменяла отчество.
В 1958 г. окончила в Москве актерский факультет Всесоюзного государственного института кинематографии (ныне - Всероссийский государственный институт кинематографии им. С. А. Герасимова). Училась в мастерской Сергея Герасимова и Тамары Макаровой.
В 1959-1960 гг. - актриса Московского драматического театра на Малой Бронной.
В 1961-1992 гг. входила в труппу Театра-студии киноактера (ныне - Государственный театр киноактера, Москва). Была задействована в спектаклях: "Красное и черное" по роману Стендаля, "Гроза" по пьесе Александра Островского, "Бабий бунт" по мотивам романа Михаила Шолохова "Поднятая целина", "Да здравствуют дамы!" по произведению Бранислава Нушича и др.
Зинаида Кириенко широко известна в качестве киноактрисы. Будучи студенткой, дебютировала в роли колхозницы Нади Вахмистровой в короткометражном драматическом фильме Сергея Герасимова "Надежда" (1954). Среди наиболее известных работ: Наталья Мелехова в экранизации романа Михаила Шолохова "Тихий Дон" (1957-1958, режиссер Сергей Герасимов), Ирина в драме "Судьба человека" по рассказу Михаила Шолохова (1959, Сергей Бондарчук), Марьяна в драме "Казаки" по мотивам повести Льва Толстого (1961, Василий Пронин), колхозница Ефросинья Дерюгина в фильмах Евгения Матвеева "Любовь земная" (1974) и "Судьба" (1977) и др. Последняя роль - Софья Раевская в историческом сериале "Одна любовь души моей" (2007, Наталья Бондарчук). В общей сложности Зинаида Кириенко снялась в более чем тридцати фильмах и сериалах.
Также выступала с сольными концертами как певица.
В 2008-2011 гг. являлась председателем правления Центрального дома работников искусств (Москва).
Входила в состав президиума Всероссийского общественного движения "Матери России".
Являлась членом Союза кинематографистов РФ (входила в правление гильдии актеров кино) и Российской академии кинематографических искусств "Ника".
Была членом Союза кинематографистов РФ (входила в правление гильдии актеров кино) и Российской академии кинематографических искусств "Ника".
Была членом региональной общественной организации "Землячество "Ставропольцы".
В 2021 г. Зинаида Кириенко стала доверенным лицом партии "Справедливая Россия - За правду" на выборах в Госдуму РФ VIII созыва.
Скончалась 12 февраля 2022 г. на 89-м году жизни после госпитализации с коронавирусной инфекцией.
Народная артистка РСФСР (1977).
Лауреат Государственной премии СССР 1979 г. в области литературы, искусства и архитектуры (за роли в фильмах "Любовь земная" и "Судьба").
В 2011 г. на I Забайкальском международном кинофестивале (Чита) была отмечена премией "За выдающийся вклад в кинематограф".