Lyudmila Chursina est née à Stalinabad (aujourd'hui Douchanbé ; selon d'autres sources, sur la route de l'évacuation de Velikié Louki vers Stalinabad, près du village de Gruzdovo, district de Kouninsky, région de Kalinine). En 1959, elle a terminé l'école avec une médaille d'or à Velikié Louki. Elle est allée à Moscou pour entrer à l'Institut d'aviation de Moscou. En compagnie d'une amie d'école, elle a été admise de manière inattendue dans trois établissements d'enseignement théâtral : VGIK, GITIS et l'École de théâtre Chtchoukine. En 1963, elle a terminé l'École de théâtre B.V. Chtchoukine. Pendant deux ans, elle a servi au Théâtre E.B. Vakhtangov. À partir de 1965, elle a travaillé aux studios de cinéma Lenfilm.

À partir de 1974, au Théâtre dramatique académique A.S. Pouchkine. À partir de 1984, au Théâtre central de l'Armée soviétique. Le 11 mars 2014, elle a signé un appel de personnalités culturelles de la Fédération de Russie en soutien à la politique du président russe V.V. Poutine en Ukraine et en Crimée. Après le tournage du film La Ballade du Don, elle a épousé le réalisateur du film Vladimir Aleksandrovitch Fetine (1925-1981). Son deuxième mari était l'océanologue et ingénieur du CNIIMF Vladimir Petrovski. Son troisième mari (1987-1991) était le diplomate Igor Iourievitch Andropov (1941-2006), fils de Iouri Vladimirovitch Andropov (1914-1984). Elle n'a pas d'enfants.