Родилась в семье учителей. В 1936 году семья перебралась из Ржищева в Киев, где Лина окончила среднюю школу. Училась в Киевском педагогическом институте, Московском литературном институте имени А. М. Горького, который окончила в 1956 году.
Лина Костенко была одной из первых и наиболее примечательных в плеяде молодых украинских поэтов, выступивших на рубеже 1950-1960-х годов.
Сборники ее стихов «Лучи земли» (1957) и «Паруса» (1958) вызвали интерес читателя и критики, а книга «Путешествия сердца», вышедшая в 1961 году, не только закрепила успех, но и показала настоящую творческую зрелость поэтессы, поставила ее имя среди выдающихся мастеров украинской поэзии.
Ограничение свободы творческой мысли, разные «опалы» во времена застоя привели к тому, что довольно длительное время стихи Л. Костенко практически не попадали в печать. Но именно в те годы поэтесса, несмотря ни на что, усиленно работала, помимо лирических жанров, над романом в стихах «Маруся Чурай», за который она в 1987 была удостоена Государственной премии УССР имени Т. Г. Шевченко.
Книги Л. Костенко «Над берегами вечной реки» (1977), «Маруся Чурай» (1979), «Неповторимость» (1980) стали незаурядными явлениями современной украинской поэзии.
Перу поэтессы принадлежат также сборник стихов «Сад нетающих скульптур» (1987) и сборник стихотворений для детей «Бузиновый царь» (1987). Совместно с А. Добровольским — киносценарий «Проверьте свои часы» (1963).
В 2010 году вышел её первый роман в прозе: «Записки українського самашедшого», тему которого издатель Иван Малкович определил, как украинский взгляд на мировое сумасшествие
Почетный профессор Национального университета «Киево-Могилянская академия».
Почетный доктор Черновицкого национального университета (2002); лауреат Национальной премии Украины им. Тараса Шевченко (1987), за роман «Маруся Чурай» и сборник «Неповторимость»); лауреат премии Петрарки (Италия, 1994); лауреат Международной литературно-художественной премии имени Олены Телиги (2000). Также была награждена Знаком отличия Президента Украины (1992) и Орденом князя Ярослава Мудрого V степени (2000), но публично отказалась от звания Героя Украины: «Политической бижутерии не ношу» .
Произведения Лины Костенко переведены на английский, белорусский, эстонский, итальянский, литовский, немецкий, русский ("Книга избранных стихов", перевод Василия Бетаки, Париж, 1988 г.), словацкий и французский языки.
На публике появляется крайне редко, ведет затворнический образ жизни. Лина Костенко живёт в Киеве.
Записки украинского сaмашедшего
«Записки украинского сaмасшедшего» (укр. Записки українського самашедшого) — первый прозаический роман Лины Костенко. Кроме того, произведение является её первой совершенно новой книгой за последние 20 лет. С 17 декабря 2010 года первый 10-тысячный тираж поступил в продажу на Украине.
Выступление Лины Костенко в связи с двадцатилетием независимости Украины»
В связи с подготовкой к празднованию двадцатилетия независимости Украины, Лина Костенко прервала своё отшельничество. Прежде всего Лина Костенко и ее дочь, лауреат Национальной премии Украины имени Тараса Шевченко за 2010 год Оксана Пахлёвская — поздравили лидера оппозиции Юлию Тимошенко с Днём Независимости, через газету «День»:
— «Поздравляем Вас с Независимостью Украины. Для праздничного настроения оснований нет, а для приветствия Вам — есть. Потому что слишком многие люди ведут себя и на свободе, как заключённые. А Вы являетесь независимым человеком даже в тюрьме». К сожалению, «символом двадцатилетия свободной Украины стали лица оппозиционеров за решеткой. Но каждая Берлинская стена рано или поздно рухнет. Её разбирают на сувениры». «Желаем Вам уже в ближайшее время иметь обломок Лукьяновской тюрьмы в качестве сувенира на Вашем рабочем столе. В Украине, зависимой, наконец, только от смысла, закона и чести».
А во-вторых, Лина Костенко в интервью газете «День» нарисовала такую картину празднования двадцатилетия независимости» :
— по Крещатику должны пройти все те, благодаря кому Украина догоняет то ли Гвинею, то ли Гондурас. А именно «тушки»-предатели, коррупционеры всех мастей с надписями на них: кто и что украл. Они должны идти, равняясь на трибуны с четырьмя президентами (у которых на шеях висят плакаты: кто украл флот, кто сдал ядерное оружие, кто сдал Оранжевую революцию, а кто — всю Украину). Должны пройти милиция и суды, неся портреты Гонгадзе, журналиста Александрова, Черновила и Гетьмана, самоубийц генерала Кравченко и Кирпу… А потом, чтоб на площадь въехал «серый автозак, оклеенный портретами Тимошенко, который пропихивают через протестующую толпу „Беркуты“ и „Грифоны“, облепив его, как черной икрой, своими касками, кому ломая ребра, кого сбивая с ног, кого волоча по асфальту».
