Зоя Базилевская родилась 3 мая 1900 года в селе Кужное Воронежской губернии в семье служащих.
В 1924 году она заканчивает медицинский факультет Воронежского университета.
До 1931 года работала хирургом в областной больнице, пройдя за этот промежуток времени трехлетний стаж ординатуры по своему профилю.
С 1930 по 1940 годы работает в Свердловском НИИТО.
В 1937 году Базилевская защитила кандидатскую диссертацию на тему «Патолого-анатомические изменения и репаративные процессы при переломах тел поясничных позвонков» .Во время Великой Отечественной войны она работает ведущим хирургом-травмотологом в Свердловском военном госпитале. Кроме этого в её введении находились еще 72 эвакогоспиталя, размещенных на курортных базах Урала.За большой вклад в лечении раненых советских солдат и офицеров Зоя Базилевская была награждена орденом Красной Звезды.
В 1944 году Базилевская защищает докторскую диссертацию «Закрытые повреждения позвоночника» .После войны она работает заместителем директора по науке Саратовского государственного научно-исследовательского института восстановительной хирургии и ортопедии.
В 1946 году по приказу Министерства здравоохранения РСФСР на базе одного из госпиталей Иркутска был образован Иркутский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии. Зоя Базилевская переезжает в Иркутск, где ей была поручена организационная работа по созданию этого института.
В 1948 году она становится директором Иркутского НИИТО и проработала на этом посту до 1967 года. После ухода с руководящей должности Зоя Васильевна продолжала научную работату в своем институте до 1981 года.