Людмила Сосюра родилась в городе Нежин Черниговской области.
В 1956 году окончила Киевский театральный институт им. И. К. Карпенко-Карого. Служила актрисой в Киевском академическом драматическом театре им. И. Франко с 1960 по 1965 годы, а в 1956—1960 годах и с 1965 года — актрисой киевской киностудии им. А. Довженко.
-
1954 — Назар Стодоля
-
1954 — Андриеш
-
1955 — Максим Перепелица — Маруся, невеста Максима
-
1957 — Далекое и близкое — Мотря
-
1958 — Повесть наших дней — Вера
-
1958 — Первый парень — Одарка Кучерявая
-
1959 — Солдатка — Дуся
-
1960 — Макар Дубрава — Галя
-
1964 — Ключи от неба — жена Андреева
-
1965 — Бурьян — Лизавета
-
1965 — Хочу верить
-
1965 — Месяц май — студентка
-
1965 — Вниманию граждан и организаций
-
1966 — Два года над пропастью — Серафима
-
1967 — Туманность Андромеды — оператор станции распределения помещений
-
1970 — Путь к сердцу — Хоменко
-
1970 — Мир хижинам — война дворцам — София Галечко
-
1970 — В тридевятом царстве... — стюардесса
-
1971 — Где вы, рыцари? — Тищенко, лейтенант милиции
-
1972 — Длинная дорога в короткий день — стюардесса
-
1973 — Товарищ бригада
-
1973 — Новоселье — Наташка
-
1973 — Не пройдёт и года… — Любовь Михайловна
-
1974 — Юркины рассветы — Ольга
-
1974 — Трудные этажи — Пшеничникова
-
1974 — Второе дыхание — Галина Карандина
-
1975 — Рождённая революцией. Шесть дней… — Елена (дочь Петровского)
-
1976 — Театр неизвестного актёра
-
1976 — Остров юности — мать Кати
-
1976 — Время — московское — женщина с ребенком
-
1978 — Путь к Софии — Ольга
-
1978 — Неудобный человек
-
1978 — День первый, день последний — монтажница
-
1978 — Алтунин принимает решение — Авденина
-
1980 — Черная курица, или Подземные жители — Дарья Петровна
-
1982 — Семейное дело — мать Киры
-
1982 — Преодоление — Урусова
-
1982 — Найди свой дом — Татьяна Михайловна
-
1983 — Петля — Софья Климентьевна
-
1983 — Единица с обманом
-
1983 — Водоворот — Настя
-
1984 — У призраков в плену — Степанида
-
1984 — Тепло студеной земли — Кручнова
-
1984 — Все начинается с любви — Анна Павловна
-
1984 — Благие намерения — Запорожцева
-
1985 — Пароль знали двое — Анна Игнатьевна Урусова (княгиня, монахиня)
-
1985 — На крутизне — тетя Надя
-
1985 — Кармелюк — Анна Хойченко, помещица
-
1985 — Женихи (укр. Женихи) — Мария
-
1986 — Обвиняется свадьба
-
1986 — Счастлив, кто любил… — жена Кравцова
-
1988 — Помилуй и прости — жена начальника
-
1990 — Распад
