Зоя Василькова - фронтовичка. На войну ушла добровольцем в 17 лет. В боях была ранена, контужена.
После войны хотела посвятить себя профессии певицы, но обстоятельства сложились так, что она поступила во ВГИК на курс В.Ванина.
Окончила ВГИК в 1949 году и вошла в штат Театра-студии киноактёра (1949-1950, 1956-1957 годы). В 1950-1952 годах выезжала с труппой советских артистов в двухлетние командировки в Китай. В 1954-1956 - актриса театра Северной группы войск в Польше; в 1957-1959 - театра Западной группы войск в ГДР. С 1959 - актриса киностудии имени М.Горького.
В кино - с 1956 года, первая роль - Лена в фильме "Путешествие в молодость".
Исполнила более 130 ролей и эпизодов. Ведущая исполнительница эпизодических ролей в 50-90-е годы. В 60-е годы снималась под фамилией Чекулаева.
Зоя Николаевна играла, преимущественно, русских женщин: боярынь, графинь или, наоборот - девок, нянек, казачек. В фильмах о современности Василькова создала галерею бытовых характеров. Много снималась в киносказках Александра Роу и Александра Птушко: "Вечера на хуторе близ Диканьки" (Екатерина II), "Королевство кривых зеркал" (зеленая дама), "Сказка о потерянном времени" (продавщица яблок), "Огонь, вода и медные трубы" (советница подводного царя), "Варвара-краса длинная коса" (мамка), "Руслан и Людмила" (мамушка) и др.
Другие известные роли Васильковой: Ульяна ("Когда казаки плачут"), соседка Зоя Николаевна ("Дети Дон Кихота"), дворник ("Джентльмены удачи"), губернаторша ("О бедном гусаре замолвите слово").