Родилась в 1926 году в Ленинграде, окончила там 7 классов и на летние каникулы поехала отдыхать к родственникам в деревню Зуя Витебской области Белоруссии. Там ее и застала война.

В 1942 году она вступила в Обольскую подпольную комсомольско-молодежную организацию "Юные мстители" и активно участвовала в распространении листовок среди населения и диверсиях против захватчиков.

С августа 1943 года Зина - разведчица партизанского отряда имени Ворошилова. В декабре 1943-го она получила задание выявить причины провала организации "Юные мстители" и наладить связь с подпольем. Но при возвращении в отряд Зину арестовали.

Во время допроса девочка схватила со стола пистолет фашистского следователя, застрелила его и еще двух гитлеровцев, пыталась бежать, но была схвачена.

Из книги "Зина Портнова" советского писателя Василия Смирнова: "Допрашивали ее самые изощренные в жестоких пытках палачи…. Ей обещали сохранить жизнь, если только юная партизанка во всем признается, назовет имена всех известных ей подпольщиков и партизан. И опять гестаповцы встречались с удивлявшей их непоколебимой твердостью этой упрямой девочки, которая в их протоколах именовалась "советской бандиткой". Зина, измученная пытками, отказывалась отвечать на вопросы, надеясь, что так ее быстрее убьют.… Однажды на тюремном дворе заключенные видели, как совсем седая девочка, когда ее вели на очередной допрос-пытку, бросилась под колеса проезжавшего грузовика. Но машину остановили, девчонку вытащили из-под колес и снова повели на допрос…".

10 января 1944 года в деревне Горяны ныне Шумилинского района Витебской области Белоруссии 17-летнюю Зину расстреляли.

Звание Героя Советского Союза Портновой Зинаиде было присвоено в 1958 году.