Людмила Бєлова народилася 12 липня1916 року в місті Біла Церква (нині Київська область, Україна, тоді Київська губернія) у сім'ї петроградського слюсаря, комісара полку під час Громадянської війни, Михайла Івановича Бєлова та Олени Трохимівни Бєлової (1897—1972)[1].
До 14 років навчалася в школі № 3, потім родина переїхала до Києва. Після закінчення дев'ятого класу Людмила працювала шліфувальницею на заводі «Арсенал» й одночасно навчалася в десятому класі, здобуваючи середню освіту. 1937 року вступила на історичний факультет Київського університету. Студенткою займалася планерним і стрілецьким видами спорту. Успішно захистила дисертацію про Богдана Хмельницького.[2]
У 1932 році одружилася з Олексієм Павличенком, народила сина Ростислава (1932—2007). Шлюб невдовзі було розірвано. Німецько-радянська війна застала Людмилу в Одесі на дипломній практиці. З перших же днів війни Людмила Павличенко доброволицею йде на фронт.
Лейтенантка Павличенко воювала у стрілецькій Чапаєвській дивізії. Брала участь у боях у Молдові, в обороні Одеси та Севастополя. До липня 1942 року на рахунку Павличенко було вже 309 німецьких солдатів та офіцерів (зокрема 36 снайперів супротивника).[3] Крім того, за період боїв змогла навчити велику кількість снайперів.
Одружилася зі снайпером Леонідом Кіценком, з яким була знайома ще до війни в Києві. 4 березня1942 року Кіценко загинув у Севастополі[1].
У червні 1942 року поранена. Незабаром направлена з делегацією до Канади та США. Під час поїздки була на прийомі у Президента США Франкліна Рузвельта. Американський співак у стилі кантрі — Вуді Гатрі — написав про неї пісню «Miss Pavlichenko».[4]
З 1943 року Павличенко не брала участі в бойових діях, була інструкторкою школи «Постріл» під Москвою, дослужилась до майора. Указом Президії Верховної Ради СРСР від 25 жовтня1943 року Людмилі Павличенко надано звання Героя Радянського Союзу.
Після війни в 1945 році закінчила Київський університет. Мешкала та працювала в Москві. Готувала до друку спогади про Другу світову війну («Героическая быль. Оборона Севастополя. 1941—1942 гг.» (Москва, 1958, 1960).
Працювала у штабі Військово-морського флоту СРСР. Одружилася з Константином Івановичем Шавирєвим. Працювала в радянському комітеті ветеранів війни.
Померла Людмила Павличенко 10 жовтня1974 року в Москві. Похована 27 жовтня 1974 року в Москві на Новодівочому цвинтарі (колумбарій. 119 секція, ніша в третьому рядку знизу)[5].
Іменем Людмили Павличенко було названо судно Міністерства рибного господарства. Судно було спущено на воду в 1976 році, у 1996 році судно було продано Туреччині на брухт[6].
На честь Л. Павличенко названо вулиці в містах Біла Церква та Севастополь. На вулиці в Білій Церкві стоїть школа № 3, у якій навчалася Павличенко. У цій школі й дотепер існує музей Людмили Павличенко, створений за часів СРСР.
У кінематографі
Про Людмилу Павличенко було знято біографічний фільм «Незламна» (рос. «Битва за Севастополь») спільного українсько-російського виробництва. Фільм вийшов у кінопрокат в обох країнах 2 квітня 2015 року. Міжнародна прем'єра відбулася двома тижнями пізніше на Пекінському Міжнародному кінофестивалі.
Жіноче обличчя героїзму. До 100-річчя від дня народження Л. Павличенко (1916—1974) // Дати і події. [Архівовано 2 лютого 2017 у Wayback Machine.] — 2016, друге півріччя : календар знамен. дат № 2(8) / Нац. парлам. б-ка України. — Київ, 2016. — С. 15-18.