Любовь Соколова окончила ВГИК (мастерская Б. Бибикова и О. Пыжовой) в 1946 году.

В 1951—1956 годах — актриса Драматического театра Группы советских войск в Германии (Потсдам), в 1946—1951 годах и с 1956 года — актриса Театра-студии киноактёра.

В кино Любовь Соколова дебютировала в 1948 году в роли простой деревенской женщины Варвары в фильме «Повесть о настоящем человеке». Дебют молодой актрисы не прошёл незамеченным. У неё появились многочисленные поклонники, одно за другим последовали новые предложения: «Тихий Дон», «Серёжа», «Далеко от Москвы», «Преступление и наказание», «Я шагаю по Москве», «Тридцать три», «Ирония судьбы…».

В 1990 году Любовь Сергеевна Соколова стала народной артисткой СССР. Она награждена многими медалями, в том числе «За отвагу» и «За трудовую доблесть».

Осенью 1994 года Любовь Соколова и Майя Булгакова попали в страшную аварию — машина, на которой их везли на концерт, врезалась в столб. Актрисы оказались в реанимации. Любовь Сергеевну выписали через несколько недель, а Майя Григорьевна скончалась спустя несколько дней, не приходя в сознание.

Скончалась Любовь Сергеевна 6 июня 2001 года от сердечного приступа . Она была похоронена в Москве на Кунцевском кладбище.
В фильме принимали участие: Никита Михалков, Андрей Кончаловский, Татьяна Конюхова, Елена Санаева, Сергей Капков и Маргарита Данелия .