Окончила Харьковский театральный институт (1958, мастерская Л. Сердюка и М. Покотыло). В кино с 1958 года. В 1960-1963 годы - актриса Киевского театра юного зрителя, с 1963 - актриса киностудии имени Довженко. Заслуженная артистка Украины (2003). В 2013 году режиссер Константин Крайний снял документальный фильм "Как в село приехало кино" о жизни и творчестве Людмилы Алфимовой.