В. А. Осеева родилась 15 (28) апреля 1902 года в Киеве в семье инженера (инспектора на элеваторе), мать работала корректором в газете. Родители участвовали в революционном движении и часто переезжали. По окончании средней школы училась до 1923 года на актёрском факультете Киевского института им. Н. В. Лысенко, однако не окончила учебу. После семья переехала в Москву.
В 1924—1940 годах работала педагогом и воспитателем в детских коммунах и приёмниках для беспризорных детей. Во время эвакуации в годы Великой Отечественной войны работала воспитательницей в детском саду села Байки, Караидельского района, Башкирской АССР.
С 1952 года вместе с мужем, писателем-фантастом В. Д. Охотниковым, прожив