Après des études secondaires dans une école de commerce pour jeunes filles de Kiev, Antonina Fiodorovna Sofronova fait son apprentissage artistique à Moscou (1910-1913), dans l’école d’art du peintre kiévien Fiodor Roehrberg, qui a été le maître de Malévitch vers 1905. Elle fréquente, de 1913 à 1917, les classes de peinture et de dessin d’Ilia Machkov, un des fondateurs du groupe primitiviste-cézanniste fauve Le Valet de carreau, avec lequel elle expose en 1914 une nature morte. Elle épouse en 1915 le peintre Guenrikh Blumenfeld. En décembre 1917, elle prend part à l’exposition du groupe Mir iskousstva (« le Monde de l’art ») à Moscou, puis elle enseigne le dessin, la peinture et fait de nombreuses études au fusain de la campagne environnante (1919-1920). Si les œuvres de cette époque sont à dominante cubo-suprématiste, l’artiste évolue ensuite dans le milieu constructiviste de Moscou, réalise en 1923 la couverture du célèbre livre de Nikolaï Taraboukine, Du chevalet à la machine, et signe de nombreux dessins pour les journaux, les revues, les affiches. Parallèlement, elle crée des dessins cubo-futuristes.

Dès le milieu des années 1920, A. Sofronova se tourne vers un réalisme expressionniste. Elle peint alors de nombreux paysages urbains (Moscou) et campagnards (région d’Oriol). Elle participe, avec Véra Pestel, à l’exposition des dessinateurs soviétiques, organisée par le groupe L’Araignée à Paris en 1925, ainsi qu’à la troisième exposition du Groupe 13 en 1931. Jusqu’à la fin de sa vie, elle illustre les livres d’écrivains et de poètes, continue de peindre à l’aquarelle ou à l’huile des paysages, des portraits, des natures mortes.