クルクスにある彼女のモニュメント
ウクライナのクロシン村（現ロヴェン州ベリスキー地区）に生まれる。クルスクの7年制中学校を卒業。
ヴォロネジ中等飛行学校で学び、1933年にヴォロネジ飛行クラブに加わり、軍のK.E.ヴォロシーロフ名称第3オレンブルク軍事航空飛行士・飛行観測員学校に派遣された。1934年12月、第19軽爆撃機航空旅団に配属され、冬戦争の間は、第11軽爆撃機航空連隊第3飛行大隊で戦い、8ソーティを遂行し、赤旗勲章を授与された。当時、赤軍唯一の女性パイロットでもあった。
ナチス・ドイツがソビエトに侵攻した時、ゼレンコは軽爆撃機スホーイ Su-2のパイロットとして40回出撃し、ドイツ戦闘機と12回空戦を行った。
1941年9月12日に行った2回の索敵任務で乗機は損傷を受けていたにもかかわらず、3度目の索敵に出撃した彼女は帰還途中に2機のソ連軍機が7機のメッサーシュミット（bf-109）から攻撃を受けている場面に遭遇。空戦で2機のソ連軍機は被弾し撤退を余儀なくされた。ゼレンコは敵機を1機撃墜したものの弾薬を打ち尽くし、もう1機のメッサーシュミットの後部に体当たりしてこれも撃墜させた。同時に乗機も爆発し、ゼレンコはコクピットから放り出されて墜落死した。この戦闘は付近の住民に目撃され、遺体は住民らによって現地のウクライナ共和国スームィ州アナスタシエフカにいったん埋葬された。
1941年12月、死後にレーニン勲章を授与された。戦後に遺体は実家のあるクルスクに改葬された。
また、彼女の夫で同連隊の第4飛行大隊長パーヴェル・イグナチェンコ（ロシア語: Павел Игнатенко）も、1943年に空戦で戦死した。
1990年5月5日、ソ連邦英雄の称号を贈られた。
現存するSU-2。モスクワの公園に展示されているもの
