Se forma en el Instituto de Pintura, Escultura y Arquitectura de Moscú, y gracias a un viaje realizado a París amplía sus conocimientos de la moderna pintura francesa; influido por la obra de Bonnard, Vuillard y por el fauvismo, sus primeras obras muestran una versión rusa del postimpresionismo, que le conduce a la sublimación del color puro, tal y como se observa en las exposiciones del Vellocino de Oro. Con el tiempo desarrolla una forma de primitivismo culto que le conduce a la negación de los cánones académicos a favor de la crudeza y la violencia de colores y formas, observable en su serie de cuadros en torno a los temas Soldado y Prostituta (1908 1913). Paralelamente, y en estrecha colaboración con su mujer Goncharova, desarrolla su propio equivalente del futurismo: el rayonismo . Con este movimiento intenta representar la carga emocional de los colores, llegando a una pintura abstracta en la que textura y carga dinámica del color anuncian el constructivismo. En 1913 se publica el manifiesto El rayonismo, presentado en la exposición Blanco. En junio de 1914 da a conocer su pintura en París, regresando a Rusia al estallar la guerra. Es aquí donde abandona prácticamente la pintura de caballete, dedicándose al diseño teatral para los Ballets Rusos de Diaghilev. Su obra es redescubierta a principios de los sesenta gracias a la exposición organizada en Londres por Camilla Gray.