Зоя родилась в селе Осино-Гай Гавриловского района Тамбовской области. Дед Зои - священник - был казнен в годы Гражданской войны. В 1930 г. семья Космодемьянских переехала в Москву. Перед Великой Отечественной войной Зоя училась в 201-й московской средней школе. Осенью 1941 г. она была десятиклассницей. В октябре 1941 г., в самые тяжелые для обороны столицы дни, когда не исключалась возможность захвата города врагом, Зоя оставалась в Москве. Узнав, что в столице начался отбор комсомольцев для выполнения заданий в тылу противника, она по собственной инициативе пошла в райком комсомола, получила путевку, прошла собеседование и была зачислена рядовой в состав разведывательно-диверсионной воинской части № 9903. Её основу составили добровольцы из комсомольских организаций Москвы и Подмосковья, а командный состав набран из слушателей Военной академии имени Фрунзе. Во время битвы под Москвой в этой воинской части разведотдела Западного фронта было подготовлено 50 боевых групп и отрядов. Всего за сентябрь 1941 - февраль 1942 года ими было совершено 89 проникновений в тыл противника, уничтожено 3500 немецких солдат и офицеров, ликвидировано 36 предателей, взорвано 13 цистерн с горючим, 14 танков. Зою Космодемьянскую в числе других добровольцев обучали навыкам разведывательной работы, умению минировать и взрывать, перерезать проводную связь, совершать поджоги, добывать информацию.