Людмила Георгиевна Зыкина родилась 10 июня 1929 года, в семье рабочих. В шесть лет состоялся сольный дебют Людмилы, она участвовала в самодеятельности, играла на баяне и гитаре; в 10 лет пела романс "Белой акации гроздья душистые" в спектакле из купеческой жизни. В 1941 году Людмила Зыкина поступила на московский станкостроительный завод имени Серго Орджоникидзе ученицей токаря. Получив пятый разряд, стала ударницей. После работы на заводе Людмила Зыкина стала санитаркой в подмосковном военном госпитале; затем работала швеей в больнице имени Кащенко.
С 1947 года, когда она приняла участие во Всероссийском конкурсе молодых исполнителей, начинается творческая судьба Людмилы Зыкиной. После успешного выступления на конкурсе ее принимают в Государственный русский народный хор имени Пятницкого. Затем Людмила Зыкина стала артисткой хора русской песни Всесоюзного радио. В репертуар певицы вошли народные песни в свободной интерпретации: "Вот мчится тройка удалая", "Вниз по Волге-реке", "Степь да степь кругом", "Тонкая рябина", "Под дугой колокольчик поет", "Матушка, что во поле пыльно", а также песни известных советских композиторов. В 1960 году Людмила Зыкина завоевала звание лауреата Всероссийского конкурса артистов эстрады, и с этого года началась ее самостоятельная творческая деятельность. В 1970-х годах певица создает свой ансамбль русских народных инструментов. В разные годы Л.Зыкиной были созданы тематические концертные программы: "Тебе, женщина", "Вам, ветераны", "Русские народные песни", "Вечер русской песни и романса", "Лишь ты смогла, Россия" и целый ряд других композиций. Исполнительская деятельность снискала широкую известность не только в нашей стране, но и во всем мире. Уже будучи известной певицей, в 60-е годы она стала студенткой Музыкального училища имени Ипполитова-Иванова, а в 1977 году Людмила Зыкина окончила Государственный музыкальный педагогический институт имени Гнесиных (ныне - Российская Академия музыки имени Гнесиных). С 1989 года - профессор Российской Академии музыки, преподавала на кафедре "Хоровое и сольное народное пение", а также руководила подготовкой специалистов для творческих коллективов.
Лауреат Ленинской премии (1970), Народная артистка СССР (1973). Среди наград певицы - Орден Ленина (1979), ордена "За заслуги перед Отечеством" III (1997), II (1999) и I (2009) степеней, Орден Святого Андрея Первозванного (2004).
Скончалась 1 июля 2009 года в Москве. Похоронена на Новодевичьем кладбище.