Urodziła się w inteligenckiej rodzinie rosyjskiej jako córka architekta Siergieja Gonczarowa. W 1898 roku rozpoczęła naukę w Moskiewskiej Szkole Malarstwa, Rzeźby i Architektury, gdzie poznała swojego przyszłego męża Michaiła Łarionowa. Jej wczesne prace odzwierciedlają jej zainteresowanie impresjonizmem, fowizmem oraz nabizmem. Fascynowała ją również sztuka ludowa oraz tradycyjna sztuka rosyjska, w szczególności ikony. Wraz z Łarionowem aktywnie uczestniczyła w życiu moskiewskiej awangardowej bohemy artystycznej, razem założyli krótkotrwałe ugrupowanie artystyczne „Ośli Ogon”. Partycypowała także w założeniu grupy „Bubnowyj Walet”, która powoływała się na wpływy Paula Cézanne’a, fowistów i postimpresjonizmu oraz organizowała wystawy malarzy rosyjskiej i francuskiej awangardy. Krytykowała ich jednak za podporządkowanie się francuskiemu porządku malarstwa i opowiadała się za inspiracją bardziej zorientowaną na rosyjską sztukę ludową, mimo tego uczestniczyła w wystawach w Paryżu. To właśnie tam prace pary dostrzegł Siergiej Diagilew, który zaproponował im pracę nad scenografią, kostiumami, plakatami oraz programami Baletów Rosyjskich. Po śmierci Diagilewa, Gonczarowa kontynuowała malarstwo i zwiększyła liczbę wystaw. Uczestniczyła także w Salonie Niezależnych. W latach 30. twórczość pary stopniowo popadała w zapomnienie, ponownie zwrócono na nią uwagę dopiero dzięki retrospektywom Siergieja Diagilewa. W 1961 roku duża wystawa w Londynie poświęcona twórczości Gonczarowej i Łarionowa zapewniła artystce należne jej miejsce w historiografii rosyjskiej awangardy.
Muzeum École de Paris