Η Άλκη Ζέη γεννήθηκε στην Αθήνα το 1923. Ο πατέρας της καταγόταν από την Κρήτη και η μητέρα της από τη Σάμο, όπου πέρασε τα πρώτα παιδικά της χρόνια. Παντρεύτηκε με τον θεατρικό συγγραφέα και σκηνοθέτη, Γιώργο Σεβαστίκογλου που πέθανε το 1990. Η Άλκη Ζέη σπούδασε στη Φιλοσοφική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών, στη Δραματική Σχολή του Ωδείου Αθηνών και στο Κινηματογραφικό Ινστιτούτο της Μόσχας στο τμήμα Σεναριογραφίας. Από το 1954 έως το 1964 έζησε σαν πολιτική πρόσφυγας στη Σοβιετική Ένωση. Το 1964 επιστρέφει οικογενειακώς στην Ελλάδα για να ξαναφύγουν πάλι όλοι μαζί με τον ερχομό της Χούντας το 1967. Αυτή τη φορά ο τόπος διαμονής τους είναι η Γαλλία και συγκεκριμένα το Παρίσι.
Από πολύ μικρή ασχολήθηκε με το γράψιμο. Στις πρώτες τάξεις του Γυμνασίου ακόμα άρχισε να γράφει για το κουκλοθέατρο. Ένας από τους ήρωες που δημιούργησε, ο Κλούβιος, έγινε κατοπινά ο ήρωας του κουκλοθέατρου "Μπάρμπα Μητούσης" που εμπνεύστριά του ήταν η Ελένη Περάκη-Θεοχάρη. Αργότερα έγραψε μια σειρά διηγημάτων που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό "Νεανική Φωνή" ένα περιοδικό για νέους που ανάμεσα στους συνεργάτες του ήταν ο Τάσος Λιγνάδης και ο Μάριος Πλωρίτης. 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". Πρώτο της μυθιστόρημα είναι το "Καπλάνι της Βιτρίνας" που το εμπνεύστηκε από τα παιδικά της χρόνια στη Σάμο και είναι σχεδόν αυτοβιογραφικό. Το "Καπλάνι" εκδόθηκε για πρώτη φορά από τον εκδοτικό οίκο "Θεμέλιο" και ύστερα επανεκδόθηκε από τον "Κέδρο". Μετά το "Καπλάνι" συνέχισε να γράφει για παιδιά. "Ο Μεγάλος Περίπατος του Πέτρου" έχει μεταφραστεί σε 14 γλώσσες. Ακολουθεί το "Κοντά στις Ράγες" που μεταφράστηκε στα αγγλικά και στα ιταλικά. Άλλα βιβλία της : "Ο Θείος Πλάτων" που μεταφράστηκε στα γαλλικά. "Μια Κυριακή του Απρίλη", μεταφράστηκε στα γαλλικά, ισπανικά και στα καταλάνικα. "Τα Παπούτσια του Αννίβα", μεταφράστηκε στα γαλλικά, "Η Μωβ Ομπρέλα", κ.ά..
"Το Καπλάνι της Βιτρίνας", "Ο Μεγάλος Περίπατος του Πέτρου" και το "Κοντά στις Ράγες" έχουν πάρει στις Ηνωμένες Πολιτείες το Βραβείο Μίλντρεντ Μπάτσελντερ - 1974, 1974, 1976 που δίνεται για το καλύτερο ξένο παιδικό βιβλίο.
Όλα αυτά τα βιβλία είναι από τις εκδόσεις Κέδρος. Στον Κέδρο εκδίδει το 1987 το πρώτο της μυθιστόρημα που δεν είναι για παιδιά, την "Αρραβωνιαστικιά του Αχιλλέα" που έγινε μπεστ σέλλερ και έχει πουλήσει 135.000 αντίτυπα. Έχει μεταφραστεί στα γαλλικά, γερμανικά και δανέζικα. Η Άλκη Ζέη είχε μεταφράσει πολλά βιβλία από τα ιταλικά, γαλλικά και ρωσικά. Είχε ακόμα γράψει δύο θεατρικά έργα για παιδιά. Τον "Κεραμυδοτρέχαλο" διασκευή από το μυθιστόρημα της Σουηδής συγγραφέως Άστριντ Λίνγκριντ, που ανέβασε παλαιότερα και ξανανέβασε το 1992 η Λήδα Πρωτοψάλτη στο Θέατρο Στοά και τον "Βασιλιά Ματία τον Πρώτο" διασκευή από το μυθιστόρημα του Πολωνού συγγραφέα Γιάνους Κόρτσακ που ανέβασε το 1982 η Ξένια Καλογεροπούλου στην παιδική της σκηνή. Η Άλκη Ζέη πήρε το Κρατικό Βραβείο Παιδικής Λογοτεχνίας για το έτος 1992.
Το 2010 τιμήθηκε με το Βραβείο Παιδικής Λογοτεχνίας του Ιδρύματος Κώστα & Ελένης Ουράνη της Ακαδημίας Αθηνών, για το σύνολο του έργου της.
Το 2012 αναγορεύτηκε επίτιμη διδάκτωρ της Σχολής Κοινωνικών Επιστημών και Επιστημών Αγωγής του Πανεπιστημίου Κύπρου.
Το 2015 αναγορεύτηκε επίτιμη διδάκτωρ Ανθρωπιστικών και Κοινωνικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Πατρών.
Έφυγε από τη ζωή το βράδυ της 27ης Φεβρουαρίου 2020, σε ηλικία 97 ετών.