Окончила театральную студию в городе Казань (1924). С ноября 1918 года актриса театрального коллектива под руководством Н. А. Гинцеля при Чебоксарском народном доме и в русской труппе ЧГАДТ в 1918—22. В 1925—38 играла в Брянском и Бежецком городских, Вологодском и Ленинградском областных театров. В 1938—41 выступала на сцене Крымского областного драматического театра имени А. М. Горького (Симферополь)[2].
С 1942 по 1944 годы — во время оккупации Крыма немецкими войсками — актриса подконтрольного немецким властям Симферопольского русского театра драмы и комедии. Подпольная группа «Сокол», куда входила Зоя Яковлева, организовала 45 крупных диверсий и передала сотни разведывательных донесений. Помимо разведывательной деятельности Зоя Яковлева шила, перешивала и вязала вещи для крымских партизан. Собирала информацию от своего супруга — артиста Дмитрия Добросмыслова, знавшего немецкий язык[2].
Сыграла более 100 ролей, а также во многих миниатюрах. Среди ролей: Наташа («На дне» А. М. Горького), Акулька («Старые годы» И. В. Спажинского), Улита («Лес» А. Н. Островского) и др.
В период оккупации Крыма стала участницей крымского подполья (группа «Сокол»; 1943—1944): собирала разведывательные данные, распространяла листовки среди населения и выполняла подпольную работу. Арестована гестапо; казнена. Похоронена в братской могиле в Дубках под городом Симферополь.
Подвигу группы «Сокол» посвящены спектакли «Актёры» по пьесе А. А. Васильева и Л. Д. Эльстона (Камерный театр, Москва, 1949) и «Они были актёрами» (Крымский драматический театр, Симферополь), художественный фильм «Они были актёрами» («Мосфильм», 1982), пьеса «Актриса» М. П. Удалова (Русский драматический театр, Чувашия).
В память о подпольщиках на здании установлена мемориальная доска.
12 мая 2010 года по телевизионному каналу «Россия 1» был показан документальный фильм режиссёра Александра Беланова «После премьеры — расстрел. История одного предательства»[5].
Именем Яковлевой названа улица в Симферополе[6]. улица в Чебоксарах.
