Родилась 30 сентября 1919 года в посёлке Щегловск (ныне — город Кемерово), в семье шахтёра и учительницы. С первых классов школы занималась спортом: гимнастикой и лёгкой атлетикой. В старших классах выиграла чемпионат города по прыжкам в высоту. Её одноклассником и близким другом был Юрий Двужильный. Переехав в Москву по окончании десяти классов, в 1936 году поступила в Государственный центральный институт физической культуры. Параллельно с институтом она записалась в московский аэроклуб, где освоила пилотирование самолётов И-153 «Чайка» и занялась прыжками с парашютом. Кроме этого, она всерьёз увлеклась стрельбой, рисованием и поэзией. В 1936 она пишет заявление о желании принять участие в гражданской войне в Испании. Ей отказали. В 1935 году скульптор и художник И. Д. Шадр получает госзаказ на создание серии скульптур для строящегося Парка культуры и отдыха имени Горького в Москве. В бассейне Института физкультуры он присмотрел студентку Веру Волошину. Среди остальных двадцати человек она попала в мастерскую художника. Статуя «Девушка с веслом», моделью для которой была Вера Волошина, была установлена у главного входа ЦПКиО в окружении фонтанов. Многочисленные подобия этой статуи впоследствии появились в парках всего Союза. По другим сведениям, это легенда, на самом же деле Шадр создавал первый вариант «Девушки с веслом» в 1934—1935 годах, когда Волошиной было 15-16 лет, и она вряд ли могла быть студенткой, окончившей 10 классов. Кроме того, второй вариант статуи был после критики (статуя оказалась полностью обнажённой, что противоречило уже установившимся пуританским нормам) сделан с другой натурщицы, а тиражировались работы другого скульптора. На первом курсе Волошина в числе других студентов отправилась в зимний спортивный лагерь под Серпуховом. Там девушка серьёзно простудилась, грипп дал серьёзные осложнения на ноги. Она долго лечилась, но в итоге всё равно была вынуждена бросить учёбу в спортивном институте. Однако Вера нашла в себе силы начать всё сначала: вернулась в Москву, и вместе с друзьями из родного города поступила в Московский институт советской кооперативной торговли. Летом 1941 года Вера сдала экзамены за третий курс и отправилась в подмосковный Загорск для прохождения производственной практики. 22 июня она вместе с однокурсницами решила посетить музей Троице-Сергиевой лавры. По дороге девушки зашли в универмаг и купили Вере белое шёлковое платье, т.к. в следующем году она собиралась замуж (Юрий Двужильный сделал ей предложение). В этот же день студентка Волошина узнала, что началась война. Сразу после начала Великой Отечественной войны она была мобилизована на рытьё окопов и противотанковых рвов на подступах к Москве. В октябре добровольно вступила в ряды Красной Армии и была зачислена в войсковую часть № 9903, разведотдела штаба Западного фронта, для работы в тылу врага. На своё первое задание Вера ушла 21 октября 1941 года в район подмосковной станции Завидово. После этого у неё было ещё шесть удачных засылок в тыл к немцам. В ноябре 1941 года в войсковую часть № 9903 поступило пополнение. Среди прибывших была и вчерашняя школьница Зоя Космодемьянская. Зоя поначалу держалась в коллективе несколько обособленно, но Вера вскоре смогла найти к ней подход, и девушки подружились. Они уходили вместе на своё последнее задание по уничтожению (поджогу) пунктов отдыха и обогрева противника (холода в ту осень были лютыми). 21 ноября 1941 в тыл немецких войск уходили две боевые группы. Первой руководил Борис Крайнов. Командиром второй был назначен Павел Проворов, комсоргом — Волошина. Зоя Космодемьянская входила в состав второй группы. После перехода фронта группы должны были разделиться и начать действовать самостоятельно. Однако, при переходе фронта объединённый отряд попал под огонь противника и распался на две случайные по составу группы. Так разошлись пути Зои и Веры. Группа Космодемьянской отправилась в сторону деревни Петрищево. Продолжила выполнение задания и Вера с товарищами. Но между деревнями Якшино и Головково её группа снова попала под обстрел, наткнувшись на немецкую засаду. Вера была ранена и была схвачена немцами. Утром двое из её группы попытались найти Веру или её труп, но не смогли её обнаружить. Долгое время Волошина числилась в списках без вести пропавших. Только в 1957 году благодаря поисковому труду писателя и журналиста Г. Н. Фролова удалось узнать о том, как погибла Вера Волошина, и найти её могилу. Местные жители сообщили, что Вера была повешена немцами 29 ноября 1941 года в совхозе Головково. Вот как описывала её гибель свидетельница казни:
«Привезли её, бедную, на машине к виселице, а там и петля болтается на ветру. Кругом немцы собрались, много их было. И наших пленных, что работали за мостом, пригнали. Девушка лежала в машине. Сначала не видно было её, но когда опустили боковые стенки, я так и ахнула. Лежит она, бедняжка, в одном исподнем белье, да и то оно порвано, и вся в крови. Два немца, толстые такие, с чёрными крестами на рукавах, залезли в машину, хотели помочь ей подняться. Но девушка оттолкнула немцев и, уцепившись одной рукой за кабину, поднялась. Вторая рука у неё была, видно, перебита — висела как плеть. А потом она начала говорить. Сначала она говорила что-то, видать, по-немецки, а потом, стала по-нашему.
— Я, — говорит, — не боюсь смерти. За меня отомстят мои товарищи. Наши всё равно победят. Вот увидите!
И девушка запела. И знаешь, какую песню? Ту самую, что каждый раз поют на собраниях и по радио играют утром и поздно вечером.
— «Интернационал»?
— Да, эту самую песню. А немцы стоят и молча слушают. Офицер, который командовал казнью, что-то крикнул солдатам. Они набросили девушке петлю на шею и соскочили с машины.
Офицер подбежал к шофёру и дал команду трогать с места. А тот сидит, побелел весь, видать, не привык ещё людей вешать. Офицер выхватил револьвер и кричит что-то шофёру по-своему. Видимо, ругался очень. Тот словно проснулся, и машина тронулась с места. Девушка ещё успела крикнуть, да так громко, что у меня кровь застыла в жилах: "Прощайте, товарищи!" Когда я открыла глаза, то увидела, что она уже висит.»
Только после отступления врага в середине декабря жители Головково сняли тело Веры с придорожной ивы и с почестями похоронили здесь же. Позднее её останки были перенесены в братскую могилу в Крюкове. Позднее, в немецких архивах были найдены фотографии повешенной девушки. Скорее всего, на снимках запечатлена казнь Веры Волошиной. В тот же день, когда немцы казнили Веру, в десяти километрах от Головково, в центре деревни Петрищево была повешена Зоя Космодемьянская. Не пережил войну и любимый человек Веры — Герой Советского Союза Юрий Двужильный, погибший в бою в ходе Могилёвской операции.