Варвара Федоровна Степанова родилась 29 октября 1894 года в Ковно (ныне 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.
Две фигуры, 1921 В основе беспредметных композиций Степановой всегда очевидны стилизованные фигуративные и предметные мотивы. Они тяготели в большей степени к игре геометрическими формами, нежели к философии языка.
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).
Танцующие фигуры на белом фоне. 1920 Вкус к прикладной, дизайнерской деятельности приводит Степанову к занятиям полиграфией и оформлением фотоальбомов. С середины 1920-х она работала в области типографского дизайна и плаката. Занималась фотомонтажом, оформляла обложки книг и журналов «Советское кино», «Радиослушатель», «Красное студенчество», «За рубежом», «Книга и революция» и других.
В конце 1930-х Степанова вернулась к живописи. Во время 2-й мировой войны была эвакуирована в Пермь. Оформляла Окна ТАСС и выставки Гослитмузея. В послевоенные годы продолжала работать художником-оформителем.
Произведения Степановой находятся во множестве ведущих музеев 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 коллекции ГМИИ им. А. С. Пушкина.
Умерла Варвара Федоровна Степанова 20 мая 1958 года в Москве.