Urodziła się 20 kwietnia 1942 r. w Krakowie. Była z wykształcenia historykiem sztuki, absolwentką Uniwersytetu Jagiellońskiego. W 1974 r. rozpoczęła pracę w Muzeum Narodowym. Była z nim związana przez ponad 40 lat. Kierowała m.in. działem nowoczesnego malarstwa i rzeźby (1980-1996), a potem była zastępcą dyrektora ds. naukowych i oświatowych (1996-2000).

Okres kierowania MNK przez Z. Gołubiew był złotą epoką jego istnienia. Zmodernizowano w tym czasie gruntownie wnętrze i ekspozycję w Sukiennicach, zaadaptowano na cele muzealne Pałac Biskupa Erazma Ciołka przy ul. Kanoniczej, gdzie urządzono stałą wystawę przedstawiającą sztukę I Rzeczypospolitej, otwarto po wielu latach Pałac Emeryka Hutten-Czapskiego, w którego zmodernizowanych wnętrzach urządzono Europejskie Centrum Numizmatyki Polskiej, otwarto wreszcie przy pl. Sikorskiego Ośrodek Kultury Europejskiej "Europeum" (obecnie w tym budynku mieści się Muzeum Stanisława Wyspiańskiego). Zofia Gołubiew zainicjowała również prace nad wybudowaniem Pawilonu Józefa Czapskiego, gdzie są obecnie eksponowane obrazy, dokumenty i pamiątki związane z tym malarzem i eseistą. Gmach Główny Muzeum Narodowego przy al. 3 Maja stał się w czasach dyrektorowania Z. Gołubiew miejscem wielkich wystaw poświęconych m.in. malarstwu impresjonistów francuskich, Aleksandra Gierymskiego oraz Huculszczyźnie w sztuce.

Dokonania placówki z okresu, gdy nią kierowała, zawarła w napisanej wraz z Piotrem Wasilewskim książce "Nasz wspólny dom. Muzeum Narodowe w Krakowie w latach 2000-2015", wydanej w ubiegłym roku przez MNK oraz Narodowy Instytut Muzealnictwa i Ochrony Zabytków.

Honorowano ją wysokimi orderami polskimi i zagranicznymi. Otrzymała m.in. w 2008 r. ukraiński Order Księżnej Olgi. To odznaczenie jest przyznawane zasłużonym dla Ukrainy kobietom "działającym w polityce, kulturze, edukacji i nauce lub prowadzącym działalność charytatywną". Muzeum Narodowe współpracuje z muzeami ukraińskimi, m.in. z Lwowską Galerią Obrazów oraz Muzeum Archeologicznym w Odessie. Owocem tej współpracy są ekspozycje sztuki polskiej i ukraińskiej. W maju 2015 r. Z. Gołubiew otrzymała Laur Krakowa XXI Wieku. Od 2001 r. była członkiem Społecznego Komitetu Odnowy Zabytków Krakowa.