Людмила Марковна Гурченко родилась 12 ноября 1935 года в Харькове. Во время войны ее город был оккупирован немцами, и она пела и танцевала перед немецкими солдатами, чтобы получить пропитание. После освобождения Харькова она поступила в музыкальную школу имени Бетховена. В 1953 году уехала в Москву и поступила во ВГИК.
Известность ее началась с фильма Эльдара Рязанова «Карнавальная ночь», где Гурченко сыграла главную роль и исполнила песню «Пять минут». Картина побила все рекорды проката, а песня «Пять минут» стала своеобразным гимном Нового года.
С конца 50-х до начала 70-х она играла в таких театрах как «Театре-студии киноактера», в «Современнике» и «Госконцерте».
Одну из своих лучших драматических ролей актриса сыграла в 1976 году в фильме «Двадцать дней без войны».
Затем она снялась в картине Андрея Кончаловского «Сибириада». В 1979 году картина получила Гран-при Каннского кинофестиваля.
Также среди ее актерских работ такие картины как «Любимая женщина механика Гаврилова» (1981), «Вокзал для двоих» (1982), «Любовь и голуби» (1984), «Старые клячи» (2000).
В 2011 году актриса снялась в фильме «Легенда. Людмила Гурченко». Фильм рассказывает о ее жизни, начиная с 20 лет.
30 марта 2011 года актриса скончалась от сердечной недостаточности.