Родилась в 1920 году в Полоцке (Белоруссия).
В самом начале войны девушка окончила курсы медицинских сестер Красного Креста и ушла добровольцем на фронт. За 8 месяцев нахождения на фронте Туснолобова-Марченко спасла 128 раненных офицеров и солдат.
В 1943 году под Курском она была тяжело ранена. Её, лежащую без сознания на снегу, фашисты добивали прикладами, но девушка выжила. Окровавленную, вмёрзшую в снег медсестру, нашли солдаты.
Девушка лишилась рук и ног, но не пала духом, страстно призывала воинов громить врага. Её именем были названы танки, самолеты, солдаты шли в бой за Зину Туснолобову. Девушка долго не решалась сообщить жениху – Иосифу Марченко, который тоже сражался на фронте, о том, что с ней произошло.
Наконец она отправила любимому письмо, в котором были строки: «Я не хочу быть для тебя обузой. Забудь меня. Прощай». «Никакие несчастья и беды не смогут нас разлучить», – был ответ, и Иосиф сдержал обещания.
После войны они с Зиной поженились, прожили вместе всю жизнь и воспитали сына и дочь. В 1957 году Зинаиду Михайловну удостоили звания Героя Советского Союза.
За самоотверженность, проявленную на поле боя по спасению раненых, Международный Комитет Красного Креста наградил ее медалью «Флоренс Найтингейл».
После войны ветеран вела активную общественную жизнью и прожила до старости в родном городе.