Зинаида Михайловна Кириенко родилась 9 июля 1933 года в Махачкале. Стать актрисой она решила ещё в детстве. При поступлении во ВГИК Зине в какой-то степени повезло. Курс набирали С. Герасимов и Т. Макарова, которые разглядели в провинциальной девочке будущую актрису.
Первую свою роль в кино Кириенко сыграла, ещё будучи студенткой, в 1954 году Герасимов доверил ей роль в новелле «Надежда». Тогда же режиссёр задумывал свою новую картину – экранизацию романа М. Шолохова «Тихий Дон». На съёмках «Надежды» он пришёл к мнению, что одну из главных женских ролей в этом фильме необходимо доверить Зинаиде.
Роль в «Тихом Доне» принесла молодой актрисе большую популярность. К окончанию в 1958 году ВГИКа Кириенко успела сняться ещё в нескольких картинах: в фильме Ю. Солнцева «Поэмы о море», в драме Н. Трахтенберга «Сорока-воровка» и других.
В 1959 году Кириенко стала актрисой Московского драматического театра на Малой Бронной, но уже через два года она перешла в Театр-студию киноактёра. Одновременно с работой в театре актриса активно снималась в кино, стараясь выбирать для себя сценарии и драматургию, которые позволили бы ей проявить новые грани своего таланта. Одна за другой выходили картины с её участием: «Судьба человека» С. Бондарчука, «Повесть пламенных лет» Ю. Солнцева, «Казаки» В. Пронина и др.
К середине 1960-х годов Зинаида была уже одной из самых востребованных и популярных молодых актрис советского кинематографа, любимицей зрителей. Но потом она вдруг исчезла с экранов, это произошло по решению одного из влиятельных чиновников. В кино Кириенко не снималась почти десять лет. Эти годы она работала в театре Киноактёра, где играла во многих спектаклях.
Чиновничье вето нарушил режиссёр Е. Матвеев и вернул опальную актрису в кино, пригласив её на главную роль в свою картину «Любовь земная» в 1974 году. Как признавалась сама Зинаида Михайловна, эта работа вывела её из депрессии и заставила вспомнить о ней кинорежиссёров.
Последующие годы Кириенко снималась в кино хотя и не очень часто, но регулярно. Она сыграла в детском фильме Е. Карелова «Два капитана», в детективе А. Мкртчяна «Лекарство против страха», в картинах Е. Матвеева «Судьба» и «Любить по-русски-2», в фильме И. Масленникова «Письма к Эльзе» и ряде других картин.
В последние годы Зинаида Михайловна не снималась, но работала в театре и ездила с концертами по России. По словам актрисы, самым увлекательным и любимым для неё жанром сценической деятельности были творческие встречи со зрителями, о которых она говорила с особой теплотой и сердечностью. В исполнении актрисы звучали стихи, старинные романсы и современные песни.
Также Зинаида Кириенко была известна своей активной общественной деятельностью. Она возглавляла Фонд энциклопедии имени Шолохова, была членом Президиума Правления Центрального Дома работников искусств и Совета Гильдии актёров Российского кино
За вклад в развитие отечественного киноискусства актриса была награждена различными государственными наградами и премиями. Народная артистка России Зинаида Михайловна Кириенко скончалась 12 февраля 2022 года в Москве в возрасте 88 лет, была похоронена на Троекуровском кладбище столицы.