Историк искусства, куратор.

Родилась в 1955 году в Риге. В 1977 году окончила искусствоведческое отделение исторического факультета МГУ, в 1981 году — аспирантуру. С 1984 по 1997 год работала во Всесоюзном художественно-производственном объединении им. Е.В. Вучетича, занималась организацией крупных международных выставок, таких как «Москва: сокровища и традиции» (Смитсониевский институт, Вашингтон, 1990). «Великая утопия. Русский авангард 1915–1932» (Ширн-Кунстхалле, Франкфурт; Стеделейк Музеум, Амстердам; Музей Гуггенхайма, Нью-Йорк, 1992), «Москва — Берлин» (Мартин-Гропиус-Бау, Берлин, 1995; Государственный музей изобразительных искусств им. А.С. Пушкина, Москва, 1996), «Александр Родченко» (Музей современного искусства, Нью-Йорк, 1998), и других. Куратор выставок «Амазонки авангарда» (Дойче Гуггенхайм, Берлин; Королевская академия, Лондон; собрание Пегги Гуггенхайм, Венеция; Музей Гуггенхайма, Нью-Йорк, 1999–2000), «Художники “Бубнового валета”» (Монако, 2004), «Russia!» (Музей Гуггенхайма, Нью-Йорк; Музей Гуггенхайма, Бильбао, 2005–2006). В 1998–1999 годах возглавляла отдел выставок ГМИИ им. А.С. Пушкина, позднее была заместителем директора Музеев Московского Кремля, с августа 2013 года — директор РОСИЗО, с февраля 2015-го по февраль 2023 года — директор Государственной Третьяковской галереи.

В 2018 году среди главных выставок ГТГ: «Илья и Эмилия Кабаковы. В будущее возьмут не всех», ретроспективы Архипа Куинджи, Василия Верещагина, Михаила Ларионова.

В 2019 году в Новой Третьяковке появился зал, посвященный коллекционеру Георгию Костаки; открылось новое пространство «Западное крыло Новой Третьяковки»; продолжился проект «Золотая карта России» и курс на выставки-блокбастеры, среди которых можно выделить начатую в 2018-м ретроспективу Кабаковых (в 2019-м проект дополнился видеоэкскурсией Трегуловой), юбилейную выставку «Илья Репин» и экспозицию «Эдвард Мунк»; значительно пополнилась коллекция галереи, в дар музею было передано 795 музейных предметов, 51 музейный предмет был закуплен; соотношение бюджетного и привлеченного финансирования составило 36% и 64% соответственно; важным событием стало формирование эндаумент-фонда галереи; после вандального нападения в 2018-м на картину Ильи Репина «Иван Грозный и сын его Иван 16 ноября 1581 года» и похищения с экспозиции картины А. Куинджи «Ай-Петри. Крым» в ГТГ провели комплексную проверку системы безопасности, и меры безопасности были усилены; музей добился наибольшего числа посетителей (около 3 млн чел. — на треть больше, чем в предыдущем году).

В 2020 году планы ГТГ, как и других учреждений культуры, нарушила пандемия коронавируса: Музей был временно закрыт для посещений, но на время закрытия в ГТГ разработали онлайн программу «Шедевры в прямом эфире»; при поддержке дополнительной субсидии от правительства РФ удалось выполнить значимые проекты, самые масштабные из которых: Московская международная биеннале графического дизайна «Золотая пчела», «Предчувствия XX век», «Шедевры из Казани», «Ненавсегда. 1968–1985», «Русская сказка. От Васнецова до сих пор», «Поколение XXI. Дар Владимира Смирнова и Константина Сорокина», а также персональные выставки современных российских художников и другие запланированные экспозиции.

2021 год был отмечен выставками «Михаил Врубель» (Последний раз выставка Врубеля такого масштаба проходила более шестидесяти лет назад), «Алексей Венецианов. Пространство, свет и тишина», «Отвергнутые шедевры. Вызов Павла Третьякова», «Илья Репин: известный и неизвестный», «Русский модерн. На пути к синтезу искусств», «Юрий Пименов», «Многообразие. Единство. Современное искусство Европы. Берлин. Москва. Париж» и другими. Экспозицию «Мечты о свободе. Романтизм в России и Германии» большинство экспертов отметили как «проект года». Также появилось объединение «Музейная четверка», в которое вошли ГТГ, ГМИИ им. А.С. Пушкина, Музей «Гараж» и культурное пространство фонда V–A–C «ГЭС-2».

В феврале 2023 года Зельфира Трегулова покинула пост директора Государственной Третьяковской галереи в связи с истечением срока трудового контракта. В апреле 2023 года вошла в совет фонда «Общество содействия искусству».