Зинаида Николаевна Райх родилась 3 июля 1894 года в Ближних Мельницах, пригороде Одессы.
Когда Зинаиде исполнилось 13 лет, ее семью выслали из Одессы из-за связи отца, Николая Райха, с революционерам. Райхи поселились в молдавском городе Бендеры. Там будущая актриса поступила в женскую гимназию. С первых классов состояла в подпольном кружке, члены которого распространяли революционную литературу. Из-за этого Зинаиду Райх исключили из восьмого класса и признали «политически неблагонадежной».
Тогда она переехала в Киев, где поступила на Высшие женские курсы. Там же Зинаида Николаевна стала членом Партии социалистов-революционеров, а вскоре в очередной раз сменила место жительства — перебралась в Петроград.
В столице Зинаида Райх продолжила образование: стала слушательницей Высших женских историко-литературных и юридических курсов, ходила на дополнительные занятия по иностранным языкам и посещала скульптурную мастерскую.
После Февральской революции 1917 года Зинаида Николаевна устроилась секретарем-машинисткой в газету эсеров «Дело народа», где познакомилась с поэтом Сергеем Есениным. 30 июля 1917 года они обвенчались в Кирико-Улитовской церкви, в небольшой деревне недалеко от Вологды. Летом 1918 года у них родилась дочь Татьяна.
Несмотря на рождение второго ребенка, сына Константина, семейная жизнь Есенина и Райх не сложилась. Супруги официально расстались в октябре 1921 года.
Осенью 1921 года Зинаида Райх стала студенткой Государственных экспериментальных театральных мастерских. Вместе с Сергеем Эйзенштейном, Юрием Завадским и Сергеем Юткевичем Райх училась на режиссерском отделении, которым руководил Всеволод Мейерхольд.
Мейерхольд и Райх поженились в начале 1922 года и вскоре забрали из Орла в Москву детей и родителей актрисы.
В 1924 году Зинаида Райх впервые вышла на сцену Театра им. Вс. Мейерхольда. Она сыграла Аксюшу в спектакле «Лес» по одноименной пьесе А.Н. Островского. Авангардная постановка, в которой режиссер перенес действие из XIX века в 1920-е годы, принесла Райх известность.
В следующие несколько лет Райх часто играла главные роли в спектаклях ГосТиМа. Она сыграла жену городничего Анну Андреевну в «Ревизоре» по одноименному произведению Н. Гоголя, Софью в «Горе уму» по пьесе А. Грибоедова «Горе от ума», дону Лауру в пушкинском «Каменном госте» и др.
20 июня 1939 года Всеволода Мейерхольда арестовали, а спустя несколько недель, в ночь с 14 на 15 июля 1939 года, неизвестные жестоко убили Зинаиду Райх. Похоронили актрису на Ваганьковском кладбище в Москве.