Родилась 11 мая 1981 года в Киеве в семье инженера. После окончания школы получила специальность модельера-дизайнера, затем год училась на факультете журналистики Киевского национального университета, после чего подписала контракт с Вооруженными силами Украины (ВСУ).
Начала службу в железнодорожных войсках радисткой, затем подписала контракт на службу в 95-й аэромобильной бригаде в Житомире.
В 2004–2005 годах в составе украинского миротворческого контингента принимала участие в миссии в Ираке стрелком 3-й роты 72-го отдельного механизированного батальона. После возвращения из Ирака поступила в Харьковский университет Воздушных сил, который окончила в 2009 году, став штурманом вертолета Ми-24. После окончания университета проходила службу штурманом-оператором Ми-24 3-го отдельного полка армейской авиации Воздушных сил Украины в городе Броды Львовской области.
С началом антитеррористической операции на Донбассе в 2014 году взяла отпуск и вступила в ряды "Айдара". В июне того же года была взята в плен боевиками в Луганской области, а затем вывезена в РФ.
Осенью 2014 года, уже пребывая в заключении, была избрана народным депутатом Украины по списку "Батьківщини". 25 декабря 2014 года Верховная Рада включила Савченко в состав постоянной делегации Украины в ПАСЕ.
Во время заключения в РФ несколько раз объявляла голодовки, в том числе сухие, делала резкие заявления в адрес российских властей и критиковала президента РФ Владимира Путина. Освобождения Савченко требовали правительства многих стран и международные организации.
В марте 2016 года украинка была признана российским судом виновной в причастности к убийству журналистов в Луганской области и приговорена к 22 годам лишения свободы. Свою вину она не признала. 25 мая 2016 года после помилования президентом РФ Владимиром Путиным Савченко вернулась в Украину. Ее обменяли на двух задержанных на Донбассе российских военных.
В марте 2015 года получила звание Героя Украины и орден "Золотая Звезда" "за силу воли, гражданское мужество, жертвенное служение украинскому народу".
Не замужем. В одном из интервью заявила, что ее будущий избранник должен "спасти Украину".
