Uvarova nació el 9 de abril de 1840 en el seno de una familia aristocrática, siendo hija de Sergey Alexandrovich y de la princesa Praskovya Borisovna.
Al cumplir los 18 años se casó con el conde Aleksey Sergeyevich Uvarov, fundador y presidente de la Sociedad Arqueológica de Moscú y del museo histórico.
Cuando su esposo murió en el año 1885, ella lo sucedió como presidenta de la Sociedad Arqueológica y presidió diez congresos arqueológicos para toda Rusia. En 1895, Uvarova fue elegida miembro honorario de la Academia de Ciencias de San Petersburgo, convirtiéndose en la primera mujer rusa en hacerlo.
De acuerdo a las publicaciones de la historiadora rusa Liudmila Khrushkova, la arqueóloga rusa realizó grandes expediciones con un enfoque en el Cáucaso, asegurando que exploró las áreas de las estribaciones del Cáucaso lejos de la costa.
En sus propias palabras, tuvo que “muy a menudo llegar a los sitios por senderos completamente cubiertos de vegetación, poco conocidos e inaccesibles”, “recorriendo esos espacios de tierras altas o desfiladeros sordos que se encuentran más allá de las carreteras y las comunicaciones y que, con raras excepciones, sólo se puede llegar a caballo”. En la zona del valle de Tsebelda, Uvarova encontró un grupo de pequeñas iglesias medievales, a menudo decoradas con esculturas. Algunos de los monumentos que publicó siguen siendo poco conocidos.
Como consecuencia de sus investigaciones se publicaron varios volúmenes del Cáucaso Antiguo de su autoría y en 1916, fue celebrada por 30 de los arqueólogos más distinguidos de la Rusia contemporánea.
Como resultado de la Revolución Rusa de 1917, el título de "Condesa" se había convertido en un estigma y sus colecciones y propiedades fueron confiscadas.
Al poco tiempo resolvió emigrar a Yugoslavia donde vivió modestamente hasta que el 30 de junio de 1924 falleció a los 84 años en Dobrna, Eslovenia. Actualmente se encuentra enterrada en Novo Groblje (Nuevo Cementerio), en Belgrado.