Procede de una familia de intelectuales su abuela paterna era hija del poeta Pushkin. Estudia Ciencias en la Universidad de Moscú y a continuación recibe clases de escultura en la Academia con Pavel Trubetzkoy, miembro del grupo Mir Iskusstva. Completa su formación viajando por Inglaterra, Suiza, España, Italia y Grecia. Sus primeros cuadros los realiza en 1904 y por entonces conoce a Larionov, con quien inicia una colaboración artística que durará toda la vida. Sus primeras obras se inspiran en el arte popular ruso: bordados, grabados sobre madera, pintura de iconos… y se caracterizan por el uso de motivos en colores vivos y planos. Estas pinturas, en las que también se aprecia la influencia del fauvismo y el expresionismo, revelan un intencionado ingenuismo primitivista y conectan con las primeras inquietudes de Malevich. En 1912 escandaliza con la muestra El rabo del asno y un año después expone junto con Larionov una serie de obras que inauguran el rayonismo, un estilo que se inscribe en la órbita del futurismo. Con el tiempo irá concentrándose en el diseño escenográfico. Para Diaghilev realiza el diseño de decorado y vestuario para los ballets Le Coq D´Or o Les Noces, de Stravinsky.