Люсьена Овчинникова родилась 10 сентября 1931 года в городе Олевске на Украине. Ее отец был пограничником. В возрасте 6 лет потеряла мать. В конце 40-х, закончив школу, Люсьена сбежала из дома в Минск. Там девушка собиралась поступать в театральный институт, но подвело незнание белорусского языка. Потерпев неудачу, Овчинникова какое-то время работала ученицей продавщицы в парфюмерном отделе универмага. Но в 1950 году отправилась искать удачу в Москве. И ей повезло - ее приняли в ГИТИС. Дебют Овчинниковой в кино состоялся в 1959 году - в фильме Льва Кулиджанова "Отчий дом" она сыграла деревенскую девушку Нюру.

Однако настоящая слава пришла к Овчинниковой в 1962 году, после выхода на экран комедии Юрия Чулюкина "Девчата", где ей досталась роль Кати. После этого роли посыпались на актрису точно из рога изобилия. Почти во всех картинах Овчинникова играла либо роли второго плана, либо эпизоды. Но в 1970 году в картине Виталия Мельникова "Мама вышла замуж" она сыграла главную роль (критика отметила ее прекрасный дуэт с Олегом Ефремовым).

Овчинникова рано вышла замуж - еще когда училась в ГИТИСе. Однако этот брак не сложился. Такая же участь постигла и второй брак. И только третье замужество - за актером Валентином Козловым - оказалось удачным, супруги прожили вместе более двадцати лет. Но детей у них не было.

Последние годы Овчинникова работала в Московском театре киноактера. Вместе с мужем выступала в сборных концертах. Однако в 1998 году В. Козлов скончался. Овчинникова пережила мужа ненадолго.

Овчинникова хотела большего. В ущерб собственной карьере он отказывалась от ролей, которые ей не интересны. В результате возникли долгие годы простоя и депрессии. Из театра её уволили, злые языки говорили, что за пристрастие к спиртному. В последние годы Овчинникова жила на мизерную пенсию. Её самым верным другом была домашняя кошка Сима.


Актриса умерла в 1999 году, на Рождество. Ей было 67 лет.Оторвался тромб. После смерти в маленькой квартире Овчинниковой нашли несколько мешков с письмами от поклонников, которые продолжали приходить до самого последнего дня.