После начала Великой отечественной войны была мобилизована на рытье окопов и противотанковых рвов на подступах к Москве. В октябре добровольно вступила в ряды Красной Армии и была зачислена в войсковую часть № 9903 разведотдела штаба Западного фронта для работы в тылу врага. На своё первое задание Вера ушла 21 октября 1941 в район подмосковной станции Завидово. После этого у неё было ещё шесть удачных засылок в тыл к немцам.
Родилась в 1919 в городе Кемерово, в семье шахтёра и учительницы. C первых классов школы занялась спортом, гимнастикой и лёгкой атлетикой. В седьмом классе выиграла чемпионат города по прыжкам в высоту. Её одноклассником и близким другом был Юрий Двужильный. Переехав в Москву по окончании десяти классов, с первого захода поступила в Центральный ордена Ленина Институт физкультуры. Параллельно с институтом она записалась в московский аэроклуб, где освоила пилотирование самолётом И-153 «Чайка» и занялась прыжками с парашютом. Кроме этого, она всерьёз увлеклась стрельбой, рисованием и поэзией. В 1936 она пишет заявление о желании принять участие в гражданской войне в Испании. Ей отказали.
В 1935 году скульптор и художник И. Д. Шадр получает госзаказ на создание серии скульптур для строящегося Парка культуры и отдыха имени Горького в Москве. В бассейне Института физкультуры он присмотрел студентку Веру Волошину. Среди остальных двадцати человек она попала в мастерскую художника. Статуя «Девушка с веслом», моделью для которой была Вера Волошина, была установлена у главного входа ЦПКиО в окружении фонтанов. Многочисленные копии статуи впоследствии появились в парках всего Советского Союза. (Всё несколько сложнее. Шадр создавал первый вариант "Девушки с веслом" в 1934-1935 годах, когда Вере Волошиной было 15-16 лет и она вряд ли могла быть студенткой, окончившей 10 классов. Кроме того, первый вариант был после критики переработан и тиражировался второй вариант, сделанный с другой натурщицы.)
В 1938 во время прыжков с парашютом Вера неудачно приземлилась и серьёзно повредила ногу и позвоночник. Ей пришлось оставить Институт физкультуры и перевестись в Институт торговли.
После начала Великой отечественной войны была мобилизована на рытье окопов и противотанковых рвов на подступах к Москве. В октябре добровольно вступила в ряды Красной Армии и была зачислена в войсковую часть № 9903 разведотдела штаба Западного фронта для работы в тылу врага. На своё первое задание Вера ушла 21 октября 1941 в район подмосковной станции Завидово. После этого у неё было ещё шесть удачных засылок в тыл к немцам.
21 ноября 1941 разведгруппа, где Вера была комсоргом, перешла линию фронта для выполнения задания в районе д. Крюково Наро-Фоминского района. При возвращении из немецкого тыла на западе Подмосковья, между деревнями Якшино и Головково, ночью при пересечении дороги группа диверсантов попала под обстрел. Вера была тяжело ранена, её не смогли забрать, так как к месту обстрела очень быстро прибыли немецкие солдаты. Утром двое из её группы пытались найти Веру или её труп, но не смогли. Долгое время Вера числилась в списках без вести пропавших. Только в 1957 благодаря многолетнему поисковому труду писателя и журналиста Г.Н. Фролова удалось узнать о том, как погибла Вера, и найти её могилу.
Местные жители сообщили, что Вера была повешена немцами 29 ноября 1941. Вера стояла на немецкой машине с петлей на шее и пела «Интернационал». Когда автомашина тронулась, девушка крикнула: «Прощайте, товарищи!». После отступления врага в середине декабря жители Головкова сняли тело Веры с придорожного дерева и с почестями похоронили здесь же. Позднее её останки были перенесены в братскую могилу в Крюкове.
В тот же день, 29 ноября 1941 г., в десяти километрах от этого места, в центре деревни Петрищево была повешена Зоя Космодемьянская. Месяцем раньше немецкой авиабомбой была уничтожена статуя девушки с веслом в Парке Горького.
Сейчас в Крюкове работает дом-музей Веры Волошиной, где хранятся документы, фотографии и другие экспонаты, рассказывающие о её жизни и подвиге. Перед зданием музея на братской могиле стоит памятник.
27 января 1966 в газете «Правда» вышел очерк Геннадия Фролова «Орден дочери». В сентябре, когда начались торжественные мероприятия, посвященные московскому сражению, секретарь Президиума ВС СССР М. П. Георгадзе вручил в Кремле матери В. Д. Волошиной орден Отечественной войны I степени.
В 1994 указом Президента РФ Вере Волошиной было присвоено звание Героя Российской Федерации.
Памятник героине в деревне Крюково Наро-Фоминского района Московской области.
Её именем названа улица в г. Мытищи.
Музей имени Веры Волошиной в деревне Крюково.
Имя героини присвоено судну Азовского пароходства.
Именем героини названа малая планета 2009 Voloshina.
Имя Веры Волошиной присвоено одному из электропоездов большой Московской окружной железной дороги