Живописец, скульптор, художник прикладного искусства Васильева происходила из состоятельной семьи. В 1902 изучала медицину и изобразительные искусства в Санкт-Петербурге. Получила стипендию от императрицы для продолжения обучения в Париже. В 1905 продлила пребывание в Париже. В 1907 окончательно переселилась во Францию, работая там корреспондентом российских газет. Брала уроки у А. Матисса. В 1909 опубликовала очерк о Матиссе в московском журнале «Золотое руно» (№ 6). С 1909 Васильева участвовала в выставках: Осеннем салоне, салоне Независимых. Тогда же основала в Париже «Свободную Академию» на Монпарнасе (известна также как Русская Академия, «Академия Васильевой»). Академия, не будучи официально зарегистрированным учреждением, функционировала на принципах свободной работы, без преподавания, и являлась также мастерской художницы. Ее посетителями были Х. Сутин, А. Модильяни, М. Шагал, О. Цадкин, Х. Грис и многие другие. В 1913 две лекции о современном искусстве в ней прочитал Ф. Леже. В 1909–1914 много путешествовала по Западной Европе, Скандинавии, Румынии, Польше. В 1912–1913 познакомилась с Л. С. Поповой и Н. А. Удальцовой. В 1914 сопровождала полевой госпиталь французского «Красного Креста». В 1915–1916, несмотря на войну, посетила Россию, чтобы принять участие в выставке «0,10» в Петрограде (экспонировала шесть своих кубистических работ), а также в выставке «Магазин» в Москве (было представлено одиннадцать кубистических работ), организаторами которых выступили К. С. .Малевич и В. Е. Татлин. В 1915–1917 превратила свою Академию в столовую, чтобы помогать друзьям в условиях военного времени. В 1918 после заключения Брест-Литовского мирного договора, как гражданка России, была выслана из Парижа в Фонтенбло. С 1924 по 1937 создавала костюмы и декорации для различных театров, в том числе для Шведского балета. В 1925 показала свои работы на международной выставке художественно-декоративных искусств в Париже. Занималась дизайном мебели. В 1927 выполнила орнаментальные панно для ресторана «Купол» на Монпарнасе (сохранились). В 1928–1930 прошли персональные выставки Васильевой в Лондоне и Риме. В 1937 участвовала в международной выставке в Париже. Создала панно для Монпарнасского вокзала. В 1938 художница поселилась на юге Франции, после Второй мировой войны, в 1945, вернулась в Париж. Художница была неотъемлемой частью большого творческого сообщества Парижа. В 1998 Музеем Монпарнас была открыта мемориальная студия Васильевой. Сложно установить точную хронологию эволюции творчества Васильевой. Ее первые произведения были созданы под влиянием Сезанна и Матисса. В 1910-е Васильева увлеклась кубизмом (хотя некоторые исследователи полагают, что уже в 1909 году художница была адептом «неистового и лирического кубизма», считая Ж. Брака и П. Пикассо своими личными друзьями). В 1920-х — 1930-х годах стилистика станковой живописи Васильевой меняется, объединяя элементы сюрреализма и метафизической школы. Кубистические работы — основной, наиболее обширный пласт творчества художницы. Именно они принесли художнице известность и, наряду с произведения декоративно-прикладного искусства, представляют наибольший художественный интерес. Работы Васильевой находятся в собраниях многих музеев и в частных коллекциях.