Urodziła się w 1925 roku na Mazowszu, ale gdy miała 10 lat jej rodzina przeprowadziła się do Warszawy. Lata szkolne Zofii Kielan (później po mężu Kielan-Jaworowskiej) przypadły na czas II wojny światowej. Okupant zamknął szkoły, ale wiele dzieci, w tym Zofia, uczyło się w tajnych gimnazjach. W jednym z takich gimnazjów, mieszczącym się na Żoliborzu, w 1943 roku Zofia zdała maturę. Od razu – na tajnych kompletach Uniwersytetu Warszawskiego – zaczęła studiować zoologię. Podczas powstania warszawskiego należała do Szarych Szeregów, w których jako sanitariuszka, z książką do zoologii w plecaku, pomagała w walce o niepodległość. Po upadku powstania udało jej się wydostać ze stolicy. Gdy po wyzwoleniu wróciła do niej, mieszkanie rodziców było kompletnie zniszczone i nie nadawało się do zamieszkania. Jej domem stało się Muzeum Zoologii, w którym odbywała praktykę podczas wojny. Mając nieograniczony dostęp do eksponatów i książek zdecydowała, że życie poświęci paleontologii, a dokładnie wymarłym kręgowcom.