Варвара Федоровна Степанова родилась (22 октября) 3 ноября 1894 года в Ковно (сегодня — Каунас, Литва). Училась в Казанской художественной школе, где познакомилась с будущим спутником жизни и соратником в искусстве Родченко, и приняла его идеи как свои.
По приезде в Москву в 1912 году работала на фабрике, посещая частную студию Юона и Строгановское художественно-промышленное училище.
Самая молодая среди представителей русского авангарда, она, тем не менее, была там заметна. Союз с Родченко определил ее переход от ранней графики и символистских стихов к беспредметной живописи и поэзии.
Конкретность самой природы дарования предопределила сближение художницы с конструктивистами, ушедшими от отвлеченного искусства в сторону прямого производства вещей.
Она участвует в конструктивистской выставке «5×5=25» (1921), делает мебель и костюмы для спектакля В.Э. Мейерхольда «Смерть Тарелкина» по пьесе Сухово-Кобылина (1922) и для кинофильма «Отрыв» (1926), делает эскизы тканей для ситценабивной фабрики (1924-25).
В конце 1930-х годов Степанова вернулась к живописи. Во время Второй мировой войны была эвакуирована в Пермь. Оформляла Окна ТАСС и выставки Гослитмузея. В послевоенные годы продолжала работать художником-оформителем.
Произведения Степановой находятся во многих ведущих музеях мира, среди которых Музей современного искусства в Нью-Йорке, Государственная Третьяковская галерея в Москве, Государственный Русский музей в Санкт-Петербурге, Музей Тиссен-Борнемисса в Мадриде. Одно из наиболее крупных собраний работ художницы хранится в отделе Личных коллекций ГМИИ им. А.С. Пушкина.
Умерла Варвара Федоровна Степанова 20 мая 1958 года в Москве, похоронена на Новом Донском кладбище столицы.
