Svetlana Kharitonova naît le 30 janvier 1932 à Moscou. En 1954, elle sort diplômée de l'École du Théâtre d'Art de Moscou. Encore étudiante, elle épouse Leonid Kharitonov. Ils divorcent deux ans plus tard.
De 1957 à 1969, elle travaille au Théâtre académique de satire de Moscou.
En 1966, elle obtient son diplôme des Cours supérieurs de réalisation télévisuelle de la Télévision centrale, ainsi que du département de réalisation du Institut national de la cinématographie.
Un jour, après un tournage, Svetlana Kharitonova, au volant de sa voiture, transporte des acteurs lorsqu'elle renverse une passante. La femme décède sur le coup. Un procès s'ensuit et l'actrice est condamnée à une peine avec sursis et assignée à résidence dans la région de Vladimir, où elle travaille pendant trois ans dans une usine de béton armé. Pendant sa détention, elle organise des spectacles amateurs.
Svetlana Kharitonova décède le 8 janvier 2012 à Moscou des suites d'une longue maladie. Ses cendres sont inhumées au cimetière Khovanskoïe.
