Γεννήθηκε στην Αθήνα το 1925. Έζησε τα παιδικά της χρόνια στη Σάμο. Ο πατέρας της καταγόταν από την Κρήτη και η μητέρα της από τη Σάμο, όπου η Άλκη Ζέη πέρασε τα πρώτα παιδικά της χρόνια. Από το 1954 έως το 1964 έζησε σαν πολιτική πρόσφυγας στη Σοβιετική Ένωση.

Ασχολήθηκε με το γράψιμο από μικρή, ξεκινώντας με σενάρια για κουκλοθέατρο. Ένας από τους χαρακτήρες που δημιούργησε, ο Κλούβιος, έγινε μετέπειτα ένας από τους κυριότερους ήρωες του κουκλοθέατρου Αθηνών «Μπάρμπα Μυτούσης». Κατά την παραμονή της στη Σοβιετική Ένωση, γράφει διηγήματα που τα στέλνει στην Ελλάδα και δημοσιεύονται στην «Επιθεώρηση Τέχνης» και αργότερα θα εκδοθούν σε βιβλίο με τον τίτλο «Αρβυλάκια και Γόβες». Επιστρέφοντας στην Ελλάδα το 1964, συνέχισε το γράψιμο, δημοσιεύοντας σειρά διηγημάτων της στο περιοδικό «Νεανική Φωνή», ένα περιοδικό για νέους που είχε ως συντακτική επιτροπή τον Μάριο Πλωρίτη, τον Τάσο Λιγνάδη, τον Κωστή Σκαλιώρα.

Στα ελληνικά γράμματα εμφανίστηκε το 1963 με το μυθιστόρημα «Το καπλάνι της βιτρίνας», το οποίο αποτελεί «σταθμό» στην παιδική μας λογοτεχνία, γιατί μυεί για πρώτη φορά τον ανήλικο αναγνώστη στον πολιτικό προβληματισμό. Πρόκειται για ιστορικό μυθιστόρημα που αφορά στη δικτατορία του Ιωάννη Μεταξά. Με τον ερχομό της Χούντας το 1967 αναγκάζεται να φύγει ακόμα μια φορά από τη χώρα. Αυτή τη φορά ο τόπος διαμονής της είναι η Γαλλία και συγκεκριμένα το Παρίσι. Το 1971 γράφει τον Μεγάλο Περίπατο του Πέτρου, αυτή τη φορά για την κατοχή και την απελευθέρωση. Το σημαντικό στα ιστορικά της μυθιστορήματα είναι ότι δεν αποτελούν μια απλή καταγραφή ιστορικών γεγονότων, αλλά είναι ζυμωμένα με τα αυτοβιογραφικά βιώματα των ηρώων της. Παντρεύτηκε με τον θεατρικό συγγραφέα και σκηνοθέτη, Γιώργο Σεβαστίκογλου που πέθανε το 1990. Έχει δύο παιδιά, την Ειρήνη και τον Πέτρο.

Βραβεύτηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες με το Μίλντρεντ Μπάτσελντερ, βραβείο που δίνεται για το καλύτερο ξένο παιδικό βιβλίο. Επίσης, πήρε το Κρατικό Βραβείο Παιδικής Λογοτεχνίας για το έτος 1992. Καθιέρωσε ένα νέο στυλ στο νεανικό μυθιστόρημα τόσο από την άποψη του ζωντανού, αυτοβιογραφικού ύφους όσο και της εισαγωγής του πολιτικού, κοινωνικού και ιστορικού στοιχείου στο είδος.