1920년 5월 2일 서울 용산(龍山)에서 태어났다.
1937년 이전식과 혼인하였고, 23세 때 남편을 따라 중국 베이징[北京]으로 이주하였다. 베이징에서 전기 부품상과 세탁소를 경영하던 중 1944년 7월 일본인 형사 6명에게 남편과 함께 붙잡혔다. 이전식은 심한 고문을 받고 징역 1년 6개월 형을 받은 후 신의주형무소로 이감되었다. 김정옥은 일제 경찰에게서 풀려난 후 한국광복군 전방 공작원에게 도움을 주는 것이 감옥살이하는 남편을 위한 길이라고 생각하고 광복군을 찾아갔다.
1940년 9월 17일 중국 충칭[重慶]에서 창설된 한국광복군 총사령부는 4개 지대(支隊)로 편성되었으며, 지대별로 3개 구대(區隊)를 두었다. 그리고 각 구대 내에는 3개 분대(分隊)를 설치하였다. 이후 1942년 4월 김원봉(金元鳳)이 이끄는 조선의용대(朝鮮義勇隊)가 광복군 제1지대로 편입됨에 따라 2개 지대로 재편되었다. 최종적으로 1945년 안후이성[安徽省] 푸양[阜陽]에서 초모활동(招募活動)을 전개하던 징모 제6분처가 제3지대로 편제되며 3개 지대로 정비되었다.
김정옥은 1945년 3월 베이징에서 목연욱(睦然旭)을 도와 적지구공작대(敵地區工作隊) 연락원으로 활동하다가 같은 해 6월 광복군에 입대하였다. 김학규(金學奎)가 이끄는 제3지대 제1구대 본부 구호대원(救護隊員)으로 활동하다가 광복을 맞이하였다.
1995년 건국훈장 애족장을 수여받았다.