Харитонова стала известной благодаря своим ролям в советских фильмах «Летят журавли», «Городской романс», «Белый Бим — Черное ухо», «Визит к Минотавру».
Актриса родилась 30 января 1932 года в Москве. В 1954 году закончила Школу-студию МХАТ. С 1957 по 1969 годы работала в Московском академическом театре сатиры, где играла мадам Грицацуеву в «Двенадцати стульях», Зосю в «Золотом теленке», Пэгги в «Над пропастью во ржи».
В кино на ее счету — несколько десятков ролей. В последние годы актриса не снималась и, как отметили в Союзе кинематографистов, «жила в нищете». По данным союза, финансовую поддержку ей оказывали Гильдия актеров кино и фонд помощи отечественным кинематографистам «Урга — территория любви».