Родилась 19 марта 1930 года в Ржищеве (ныне Киевская область, Украина) в семье учителей. В 1936 году семья переехала в Киев. Училась в Киевском педагогическом институте, 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 её стихов «Лучи земли» (1957) и «Паруса» (1958) вызвали большой интерес у читателя
Книги Л. Костенко «Над берегами вечной реки» (1977), «Маруся Чурай» (1979), «Неповторимость» (1980) стали незаурядными явлениями современной украинской поэзии.