С 1939 года работала табельщицей на Калининском вагоностроительном заводе. В сентябре 1941 года добровольно вступила в Красную Армию, была направлена в Старицу стрелком при охране госпиталя. В апреле 1942 года была зачислена в отряд «За родную землю» 2-й Калининской партизанской бригады, входила в состав диверсионной группы отряда.
В начале июля 1942 года, выполняя задание, эта группа подорвала эшелон врага на железнодорожной линии Новосокольники — Невель. Возвращаясь с задания, группа попала в окружение у деревни Конюшки Новосокольнического района (ныне Псковская область). Раненые Зинаида Тимофеева и ее подруга Екатерина Фарафонова погибли в бою 4 июля 1942 года.
«… завязался неравный бой во время которого тов. Тимофеева была ранена, будучи раненной, она отстреливалась до последнего патрона, подскочившие немцы и полиция закололи и изрезали ее на куски», — говорится в тексте наградного листа.
Зинаида Тимофеева была награждена орденом Ленина посмертно. Похоронена там, где погибла — в деревне Конюшки Псковской области.
В 1965 году одна из улиц в Заволжском районе Твери была переименована в память об этой выдающейся партизанке.
