Její život začal docela obyčejně jako život milionů sovětských žen, 12. července 1916 v rodině petrohradského zámečníka a bývalého komisaře pluku v občanské válce Michajla Belova a jeho ženy Eleny. Do 14 let studovala na střední škole ve městě Bílé Cerkvi na Ukrajině, pak se s rodinou přestěhovala do Kyjeva. Po ukončení 9. třídy pracovala jako brusička v továrně „Arsenal“, kde se vyrábělo zemědělské vybavení, nářadí a domácí potřeby. Současně si při práci dokončila střední vzdělání.
V roce 1932 se provdala za Alexeje Pavličenka a porodila syna Rostislava (1932 – 2007). Manželství se však brzy rozpadlo a Ljudmila se vrátila k rodičům. V roce 1937 začala navštěvovat univerzitu v Kyjevě a věnovala se plachtění a střelbě, dokonce absolvovala krátkodobé sniperské kurzy. Druhá světová válka ji zastihla v Oděse při přípravě diplomové práce. Ihned dobrovolně vstoupila do armády a zúčastnila se pohraničních bitev v Moldavské SSR a obrany Oděsy a Sevastopolu.
Podle vojenských předpisů měla každá střelecká rota dva odstřelovače. V prosinci 1941 se u Sevastopolu Ljudmila setkala s poručíkem Leonidem Kicenkem, který sloužil u stejného pluku. Brzy se sblížili, začali spolu plnit jednotlivé bojové úkoly a podali si žádost o uzavření manželství. V březnu 1942 se však dostali pod minometnou palbu a Leonid byl smrtelně zraněn. Ljudmila sama dopravila tělo svého mrtvého snoubence z bojové vřavy do zázemí. A možná to byl právě ten rozhodující okamžik v Ljudmilině kariéře odstřelovačky.
Během prvních měsíců války Ljudmila zneškodnila 179 německých a rumunských vojáků a důstojníků, v červnu 1942, kdy její bojová kariéra v jejích 25 letech skončila kvůli těžkému zranění, jich bylo celkem 309. Navíc, v době obranných bojů předávala své praktické zkušenosti dalším vojákům, budoucím odstřelovačům.
Když se Ljudmila ze svého zranění zotavila, Stalin se rozhodl využít ji politicky a propagandisticky. S delegací sovětské mládeže, v níž byl i jeden z nejúspěšnějších odstřelovačů druhé světové války Vladimir Pčelíncev a tajemník moskevského výboru Komsomolu, byla Ljudmila Pavličenková ještě téhož roku vyslána do Kanady a USA. Delegaci přijal je prezident Franklin D. Roosevelt, na pozvání první dámy, Eleanor Rooseveltové, navštívili členové sovětské delegace Bílý dům a první dáma pro ně zorganizovala cestu také po Spojených státech. Američtí novináři tehdy Ljudmilu nazvali „Paní smrt“ (Lady Death), kterou pro ně, a nejen pro ně, také skutečně byla.
V USA dostala Ljudmila pistoli zn. „Colt“ a v Kanadě, kdei v Torontu na hlavním nádraží uvítalo sovětskou delegaci několik tisíc Kanaďanů, pušku zn. „Winchester“. Americký levicově orientovaný folkový zpěvák country Woody Guthrie o ní složil oslavnou píseň s jednoduchým a chytlavým nápěvem „Slečna Pavličenko“ (Miss Pavlichenko).
Na jednom setkání s novináři, po zodpovězení otázek týkajících se života žen v armádě, vyslovila Ljudmila legendární větu: „Je mi 25 let a během bojů na frontě se mi podařilo zneškodnit 309 fašistických uchvatitelů. Nemyslíte, pánové, že už se příliš dlouho skrýváte za mými zády?“
Tato věta vyvolala strhující potlesk a přispěla k lepšímu pochopení toho, jak to vypadá na východní frontě a nutnost otevřít druhou, tj. západní frontu v Evropě. Pavličenková tuto větu vyslovila jistě i z vlastního přesvědčení, ale zároveň vycházela z instruktáže sovětských ideologů. A ti zase propagovali Stalinův názor o nutnosti invaze Spojenců na kontinentální Evropu co možná nejdřív, pokud možno již v roce 1942.
Postoj Spojenců byl k této otázce tehdy diplomaticky řečeno vlažný a fakticky odmítavý. Vojáci USA, které vstoupily do války v prosinci 1941, v té době sváděli těžké a ne vždy vítězné boje v Africe a především v Tichomoří, a to bez účasti SSSR. Stále vyčerpanější Velká Británie potom válčila s Německem již od 3. září 1939, přičemž téměř celé první dva roky byl SSSR spojencem Německa, které podporoval např. dodávkami benzínu pro nálety Luftwaffe na Londýn. Otevření druhé fronty již v roce 1942 by znamenalo v této době mnoho obětí, a pravděpodobně zbytečných, protože by skončilo neúspěchem. S tím ale Stalin vědomě počítal a předpokládal, že tak by SSSR na úkor Spojenců posílil své postavení, a to i po válce při „přerozdělení“ Evropy a sfér vlivu ve světě.
Po návratu do SSSR se už Ljudmila na frontu nevrátila. Přece jen nebezpečí, že by válku nakonec nepřežila, bylo značné, a propagandisticky nepřijatelné. Za to byla 25. října 1943 vyznamenána Zlatou hvězdou Hrdiny Sovětského svazu a dočkala se živá a zdravá konce války. Po ní vystudovala Kyjevskou univerzitu, stala se vědeckou pracovnicí generálního štábu námořnictva SSSR a od roku 1956 pracovala v „Sovětském výboru válečných veteránů“. Následující rok se setkala se „starou známou“, Eleanor Rooseveltovou, která tehdy navštívila Sovětský svaz. Zemřela po náhlé mozkové příhodě 27. října 1974 ve věku 58 let, Jako epitaf by jí klidně mohla posloužit slova právě z Guthrieho písně: „Rusko bylo tvoje zem, boj tvou hrou.“
