Родилась в Москве 10 июня 1929 года. Отец был рабочим на хлебозаводе, мать - санитаркой в больнице. Жила семья в поселке Черемушки, который тогда считался пригородом.

Во время Великой Отечественной войны певица работала на Московском станкостроительном заводе имени Орджоникидзе ученицей токаря, имеет звание "Почетный Орджоникидзовец".

В 1947 году после успешного выступления во Всероссийском конкурсе молодых исполнителей была принята в Государственный русский народный хор имени Пятницкого, затем в 1951 году стала артисткой хора русской песни Всесоюзного радио, а в 1960 году - Москонцерта.

Сольная карьера певицы началась в 1960 году.

Уже будучи известной певицей, Зыкина окончила сначала Музыкальное училище имени Ипполитова-Иванова, затем - Государственный музыкальный педагогический институт имени Гнесиных. Долгое время она вела занятия по специальности "Сольное пение" на кафедре "Хоровое и сольное народное пение", а также руководила подготовкой специалистов для творческих коллективов.

В 1977 году Зыкина создала Государственный академический русский народный ансамбль "Россия", художественным руководителем которого она является.

В репертуаре Зыкиной - более 2 тысяч русских народных песен, произведений современных композиторов, а также русские романсы. Главные темы ее песен - Россия, Москва, родная земля, любовь к Отчизне. В разные годы ею были созданы тематические концертные программы: "Тебе, женщина", "Вам, ветераны", "Русские народные песни", "Вечер русской песни и романса", "Лишь ты смогла, моя Россия" и целый ряд других.

Общий тираж ее пластинок превышает 6 миллионов экземпляров. В августе 1997 года выпущено 15 компакт-дисков, по сути, - антология песен Людмилы Зыкиной за 50 лет. В 2004 году вышла антология уже на 20 дисках.

Свою богатую творческую жизнь певица описала в трех книгах: "Песня" (1975), "На перекрестках встреч" (1987), "Течет моя Волга" (1998).

Зыкина является президентом Международного общественного благотворительного фонда "Во имя мира и человека". Сотни акций милосердия, многие из которых шли непосредственно под патронажем Русской Православной Церкви, были осуществлены этим Фондом.

Она является членом президиума Российского фонда культуры, членом Комиссии при президенте РФ по Государственным премиям в области литературы и искусства, членом Совета по культуре и искусству при президенте РФ.

Зыкина - президент Академии культуры России, президент регионального благотворительного общественного Московского фонда мира. Она также народная артистка СССР (1973), герой Социалистического труда (1987), лауреат Ленинской премии (1970).

Людмила Зыкина награждена орденами: "Знак Почета" (1967), Ленина (1979), орденом "За заслуги перед Отечеством" III (1997) и II степени (1999), Почетной грамотой Правительства РФ; Почетной медалью правления Фонда Мира (1976), медалями "50 лет Победы в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг." (1995) и "Ветеран труда", медалью "850-летие Москвы" (1997); премией Святых равноапостольных Кирилла и Мефодия (1998); орденом Святого апостола Андрея Первозванного (2004).

В мае 1999 года было принято распоряжение правительства Российской Федерации о зачислении алмаза "Людмила Зыкина" массой 55,02 карата, находящегося в Госфонде России, в Алмазный фонд Российской Федерации.

Людмила Зыкина была замужем четыре раза: за инженером, журналистом, преподавателем английского и известным баянистом. Но сцена всегда занимала в ее жизни первое место, поэтому со всеми своими мужьями она была вынуждена расстаться. У нее певицы нет детей.

С возрастом приоритеты поменялись. Накануне своего юбилея Людмила Зыкина подтвердила информацию о романе с 40-летним солистом ансамбля "Россия", заслуженным артистом России Михаилом Кизиным. Сам певец признается, что полюбил Людмилу как женщину еще в юности.

1 июля 2009 года Людмила Зыкина умерла в больнице. За несколько дней до своей смерти Людмила Зыкина перенесла инфаркт. Врачи до последнего момента боролись за ее жизнь.