Après l’obtention de son diplôme de fin d’études, Kira Kovalenko est entrée en école de design où elle apprend entre autres la conception de site web. Elle a également travaillé comme correspondante pour la télévision.
De 2010 à 2015, elle étudie à l’Atelier de cinéma d’Alexandre Sokourov en Kabardino-Balkarie de l’Université d’État de Karbardino-Balkarie même année que le réalisateur Kantemir Balagov. Durant ses études, Kovalenko a réalisé plusieurs court-métrages.
Après avoir obtenu son diplôme, elle déménage en Abkhazie puis à Saint-Pétersbourg. En 2017, elle habite à Moscou.
Son premier long-métrage, Sofitchka sort en 2016. C’est une adaptation cinématographique du récit homonyme de Fazil Iskander. Le film a été présenté en compétition au Festival du film Nuits noires de Tallinn.
Son second long-métrage, Les Poings desserrés, est présenté en sélection Un certain regard au festival de Cannes 2021 où il remporte le Prix Un certain regard.