Gonĉarova naskiĝis en la urbeto Nagajevo, apud Tula, Rusio en 1881.
Ŝi studis Skulptarton en la "Akademio de arto de Moskvo", sed ŝi komencis pentri en 1904. Ŝi estis inspirita de la primitivaj aspektoj de la "rusa folklora arto" kaj provis respeguligi ĝin en sian propran verkon, enkorpigante faŭvismajn kaj kubismajn elementojn. Kune kun sia edzo Miĥail Larionov ŝi disvolvis radiismon. Ili estis la gepatroj de prarevolucia Rusa avangardo, organizante ekspozicion de Azena vosto en 1912 kaj ekspoziciante kun Der Blaue Reiter en Munĥeno la saman jaron.
La azena vosto estis konceptita kiel intenca rompo kontraŭ la influo de la Eŭropa arto kaj por la starigo de sendependa rusa skolo de moderna arto. Tamen, la influo de la rusa futurismo estas evidenta en la lastaj verkoj de Gonĉarova. Komence priokupita pri la ikonoj kaj la primitiveco de la rusa folklora arto, Gonĉarova fariĝis fama en Rusio pro ŝia futurisma verko, kiel La biciklanto kaj ŝiaj postaj radiismaj laboroj. Kiel gvidantoj de Futurismo en Moskvo, ili organizis provokajn babiladojn sammaniere kiel iliaj italaj samuloj. Gonĉarova ankaŭ dediĉis sin al grafika dezajno, verkinte kaj ilustrinte libron en futurisma stilo.
Gonĉarova estis membro de la avangarda grupo Der Blaue Reiter ekde ĝia komenco en 1911.
En 1915 ŝi komencis dezajni vestojn de baleto kaj dekorojn, en Ĝenevo.