Urodziła się 16 czerwca 1897 r. w Dynowie pod Rzeszowem. Była nauczycielką oraz kierowniczką Szkoły Powszechnej nr 12 w Lublinie.

W czasie okupacji niemieckiej pracowała jako referentka w Wojskowej Służbie Kobiet Okręgu Lublin Armii Krajowej. Była pierwszą kobietą-żołnierzem w Komendzie Inspektoratu Rejonowego Puławy AK.

Po zajęciu Lublina przez Armię Czerwoną i rozpoczęciu funkcjonowania przez władze podporządkowane PKWN nie zaprzestała działalności konspiracyjnej. Organizowała pomoc dla żołnierzy Armii Krajowej aresztowanych przez funkcjonariuszy Resortu Bezpieczeństwa Publicznego i sowieckie organy bezpieczeństwa. Przygotowywała paczki dla więźniów, wypłacała zapomogi rodzinom aresztowanych.

6 listopada 1944 r. została aresztowana przez kontrwywiad Armii Czerwonej „Smiersz” i uwięziona na Zamku Lubelskim. 8 grudnia, podczas jednodniowej rozprawy sądowej toczącej się bez udziału prokuratora i obrońcy na posiedzeniu niejawnym, postawiono jej zarzut działalności w Armii Krajowej.

Wojskowy Sąd Garnizonowy w Lublinie skazał ją na karę śmierci. W uzasadnieniu wyroku zacytowano jej oświadczenie, w którym stwierdziła, iż „uznaje jedynie rząd emigracyjny, zaś PKWN nie uznaje”.

Wyrok sądu zatwierdzony przez gen. Karola Świerczewskiego został wykonany w więzieniu na Zamku Lubelskim 18 grudnia 1944 r. Zofia Pelczarska była pierwszą kobietą-żołnierzem AK rozstrzelaną w Polsce Ludowej na mocy wyroku sądowego.

Jej ciało zostało złożone w zbiorowej mogile straconych więźniów Zamku Lubelskiego na cmentarzu przy ul. Unickiej. Dziś jej imię nosi jedna z ulic Lublina.