Живописец, график. Родилась в Москве. В 1943 году (одновременно с Михаилом Рогинским и Борисом Турецким) посещала художественную школу, в которой преподавали Роберт Фальк и Михаил Перуцкий, позже училась в Московском государственном художественном институте им. В. И. Сурикова. В середине 1950-х вместе с однокурсниками Владимиром Немухиным и Николаем Вечтомовым вошла в «Лианозовскую группу». В конце 1950-х под впечатлением от выставки западного искусства 1957 года в рамках VI Всемирного фестиваля народов и студентов начала разрабатывать собственный абстрактный стиль. Как вспоминал позже Владимир Немухин: «Я до сих пор хорошо помню, как возвращался домой после этой выставки: раздавленный, потрясенный. Ехал вместе с Лидией Мастерковой. Сидели мы в вагоне молчали, и каждый о своем думал. Буквально на следующий день Мастеркова делает абстрактную композицию». В 1960-х художница обращается к технике коллажа, работая с найденными в разрушенных храмах полуистлевшими церковными тканями, бахромой и кружевом, интегрируя их в абстрактную живопись. По мнению Виктора Тупицына: «Использование кружев в контексте тех лет являлось антитезой мужского подхода к фактуре и выбору материала, обособляло позицию художницы в патриархатном мире московского альтернативного искусства». В 1961 году прошла первая персональная выставка художницы в доме искусствоведа Ильи Цирлина. В 1967 году Мастеркова участвовала в групповой выставке в клубе «Дружба», закрытой уже спустя два часа по распоряжению властей. В 1974 стала участником «Бульдозерной выставки». В 1975 году, не находя возможности продолжить работу в Советском союзе, вместе с сыном, Игорем Холиным-Мастерковым, эмигрировала во Францию, где продолжила работу над абстрактными композициями, обращаясь к геометрии и метафизике.
«Важно, чтобы произведение захватывало своим исполнением, глубиной чувств, даже некоторой тайной, которая манит еще больше. Важно, чтобы в произведении жила душа художника», — говорила Мастеркова. Лиричность ее работ в разные периоды творчества переплетается как с экспрессивностью, так и с мистицизмом. Будучи одной из первых женщин, последовательно работающих с абстракцией в послевоенном неофициальном советском искусстве, она стала единственной художницей в знаменитом «списке Гробмана», включающем 35 имен «героического» периода второго русского авангарда. Восприняв опыт предшественников, в частности Ивана Кудряшова, ученика Казимира Малевича, она синтезировала его открытия с современными художественными практиками.