Estudià al conservatori de Moscou. El 1980 guanyà el concurs Jean Sibelius de Hèlsinki, i el 1982, el Čajkovskij de Moscou. L’any següent, desertà i fugí als Estats Units. El seu repertori abraça des de la música barroca —que interpreta amb rigorosos criteris històrics— fins a la creació contemporània, el jazz o les músiques improvisades. Ha tocat sovint amb les formacions d’època Il Giardino Armonico, Orquestra Revolucionària i Romàntica i The Age of Enlightenment, i amb el clavecinista Ottavio Dantone, amb qui ofereix una notable lectura de Bach. Gran especialista en el repertori romàntic, ha actuat al costat de les principals formacions simfòniques, i el 1994 creà el Viktoria Mullova Ensemble, amb el qual interpreta música de cambra. L’any 2000 gravà el disc Through the looking glass, en què toca peces de pop i jazz amb el grup Between the Notes, amb el qual ha continuat conreant un modern i creatiu repertori. L’any 2002 fou artista resident del Festival de Torroella de Montgrí. Utilitza un Stradivarius Jules Falk del 1723 i un Guadagnini del 1750.