Anna Petrovna Ostroumova-Lebedeva se forme, entre autres, à l’Académie des beaux-arts de Saint-Pétersbourg (1892-1900), en particulier dans l’atelier du célèbre peintre réaliste « ambulant » Ilia Répine et celui du graveur renommé Vassili Mathé. Elle participe de près à la création, en 1899, du groupe Mir iskousstva (« le Monde de l’art ») et de la revue éponyme, initiés par Diaghilev et Alexandre Benois, et montre ses œuvres à toutes les expositions du collectif, entre 1900 et 1906. Au début des années 1900, elle voyage en Italie, en Espagne et en France. Diaghilev inclut 29 de ses xylographies dans son « exposition d’art russe » au Salon d’automne de 1906. La même année, elle est présente au musée Roumantsev de Moscou et au premier Salon de l’Exposition internationale à Odessa, manifestation itinérante qui s’arrête dans plusieurs villes de l’Empire russe. Ses œuvres sont acquises par les musées de Rome, Paris, Prague, Dresde et Berlin. Elle peint également un grand nombre d’aquarelles, illustrant des vues d’Italie, de Hollande, de Belgique ou d’Espagne. Après les révolutions de 1917, Ostroumova-Lebedeva poursuit inlassablement son travail de graveuse, dessinatrice, aquarelliste.

En 1918, elle enseigne à l’Institut supérieur de la photographie et de la technique photographique, puis la dirige temporairement. En 1922 paraît un album de 12 lithographies originales, consacrées au paysage urbain de Léningrad (alors dénommé Pétrograd). L’année suivante, Alexandre Benois lui consacre une monographie. Pendant la Seconde Guerre mondiale, elle réside dans sa ville natale, assiégée par les Allemands, de septembre 1941 à janvier 1944. Jusqu’à la fin de sa vie, elle ne cesse de produire aquarelles, dessins, quelques huiles sur toile, où dominent les paysages de « la Palmyre du Nord », source essentielle de son art, et à laquelle ses gravures colorées ou unicolores sont un magnifique hymne ; celles-ci sont réalisées avec une grande économie de moyens : un jeu subtil de blanc et de noir, d’ombre et de lumière, l’emploi unique de trois ou quatre couleurs, un sens des traits syncopés afin de créer une atmosphère. Elle prend aussi comme modèles des sites du Caucase, de Venise, de diverses régions de Russie. A. P. Ostroumova-Lebedeva est une représentante, par excellence, du style moderne du Mir iskousstva (« Monde de l’art »), qui a renouvelé de fond en comble l’art russe, après l’épisode du réalisme engagé des « ambulants », dans la seconde moitié du XIX^e siècle.