זויה הייתה האמצעית מבין שלושת ילדי משפחת צ'אושסקו, היא נולדה בבוקרשט, רומניה ונקראה על שמה של הפרטיזנית הסובייטית זויה קוסמודמיאנסקיה. לאחר סיום הלימודים התיכוניים החלה בלימודי מתמטיקה באוניברסיטת בוקרשט והמשיכה בהם עד להשגת תואר דוקטור. היא עבדה כאסיסטנטית באוניברסיטת בוקרשט, אך רצתה להיות חוקרת, לכן עברה למכון למתמטיקה. המכון פורק והיא המשיכה ל-INCREST (ראשי התיבות של המכון ליצירה מדעית וטכנולוגית), שם התקדמה עד שעמדה בראש מחלקת המתמטיקה. היא פרסמה עשרות עבודות עד למהפכה הרומנית, אך אחרי המהפכה נעצרה בחשד ל"פגיעה בכלכלת רומניה" ושוחררה רק כעבור שבעה חודשים. ההאשמות בוטלו לבסוף, אך במכון סירבו לקבלה בחזרה לעבודה. היא פנתה לבתי משפט, אולם לאחר שחלתה ויתרה והסכימה לצאת לגמלאות.