Родилась в семье профессора Киевской консерватории А.Ф. Проценко и оперной певицы К.К. Демидовой.
Людмила Проценко — прямой потомок родов Богдана Хмельницкого и Павла Тетери. Ее дед — Федор Проценко играл в труппе Садовского и Марии Заньковецкой. А Семен Николаевич Усатый — первый профессор по электротехнике в России (учитель И. Курчатова) тоже был ее родственником по линии отца.
В 1951 году окончила исторический факультет, архивное отделение Киевского университета, одновременно училась в Киевской консерватории, которую окончила в 1954 году.
С 1951 года работала в Центральном государственном историческом архиве УССР, в 1953—1967 гг. — заведующая отделом древних актов.
В 1960 году была командирована в ПНР с целью выявления документов, относящихся к истории СССР с древнейших времен до наших дней, в 1969 году с той же целью командирована в ЧССР.
В 1967 году окончила заочную аспирантуру Института истории АН УССР, сдала кандидатский минимум.
С 1967 по 1973 год — первый директор Центрального государственного архива-музея литературы и искусства УССР.
Л.А. Проценко вела огромную общественную работу, с 1967 года была членом Украинского общества охраны памятников истории и культуры, членом президиума Киевской городской организации, с 1974 года — председателем общества охраны памятников Шевченковского района.
В этот период по поручению общества охраны памятников истории и культуры начинает работу над темой «Некрополь», которая становится главной темой ее научных изысканий.
Благодаря ее исследованиям, десятки тысяч имен выдающихся людей нашей страны не исчезли бесследно, остались в памяти потомков.
По инициативе Л.А. Проценко Лукьяновское кладбище было превращено в историко-мемориальный заповедник; она же была основным автором совершенно образцового путеводителя по кладбищу (совместно с Ю. Костенко, 2 издания).
Автор 85 научных трудов, трех документальных фильмов, многочисленных публикаций, среди которых исследования по истории Аскольдовой могилы и Выдубицкого некрополя в московских ежегодниках «Памятники культуры. Новые открытия» за 1988 и 1991 гг., карты «Пам’ятки Києва, знищені у ХХ сторіччі» (1991) и книг «Київський некрополь» (1994) — о захоронениях литераторов в Киеве, «Історія Київського некрополя» (1995), «И до небес рукой подать» (2002, посмертно) — о некрополях над Ближними и Дальними пещерами Киево-Печерской Лавры.
С 1974 года (до выхода на пенсию) — преподавала историю в 8—10 классах в киевской средней школе № 1.
Умерла 7 сентября 2000 года в Киеве, похоронена на Лукьяновском кладбище.
Википедия
Архив Людмилы Проценко
Михаил Кальницкий «День памяти Л.А.Проценко»
Петр Червинский «Киевский некрополь» — страницы памяти»