Natalia Goncharova estudou escultura em Moscou, mas trabalhou como pintora e designer. Ela foi inspirada tanto pelo interesse pela arte popular russa, quanto pelo modernismo na arte. Com seu companheiro de vida Mikhail Larionov, ela desenvolveu pela primeira vez um estilo chamado Rayonismo. Eles fazem parte da vanguarda russa pré-Revolução. Eles ajudaram a organizar a chamada exposição "Rabo de burro" de 1912, e mostraram seu trabalho na exposição Der Blaue Reiter, em Munique, no mesmo ano.
Goncharova tornou-se famosa na Rússia por seu trabalho futurista, como The Cyclist e sua posterior obra Rayonist. Eles organizaram noites de palestras e Goncharova escreveu e ilustrou um livro em estilo futurista.
Em 1913, ela começou a projetar trajes e cenários para o Ballet Russes da Diaghilev e outros lugares. Ela fez o desenho do palco e do figurino para esses balés: Le Coq d'Or' (1914), The Liturgy (1915), Ygrushka (1921) Reynard (com seu marido; 1922), Les Noces (1923), Une nuit sur le mont chauve (1924), The Firebird (1926 revival), Sur le Borsythène (com seu marido; 1932), Cendrillon (1938), Bogatyri (1938) e a produção de Firebird da Sadler's Wells de 1954.
Goncharova mudou-se para Paris em 1921, onde exibia regularmente sua arte. Ela se tornou cidadã francesa em 1939. Casou-se finalmente com Larionov em 1955, e morreu em Paris, em 1962.
As maiores coleções de sua obra estão no Centro Pompidou em Paris; no Museu Russo em São Petersburgo; e na Galeria Estadual Tretyakov, em Moscou.
