В это время у неё уже не было сомнений в том, что она будет заниматься искусством. В 1909–1911 годах она — ученица частной студии К. Ф. Юона. В эти годы Мухина впервые проявляет интерес к скульптуре. Параллельно с занятиями живописью и рисунком у Юона и Дудина, она посещает студию скульптора-самоучки Н. А. Синицыной, находившуюся на Арбате, где за умеренную плату можно было получить место для работы, станок и глину. От Юона в конце 1911 года Мухина переходит в студию живописца И. И. Машкова.
В начале 1912 года с ней произошёл несчастный случай, в результате чего она получила серьёзную травму лица и должна была долго лечиться.
После операции опекуны, управлявшие делами семьи после смерти отца, отправили её в Париж. Там Вера завершала лечение и одновременно училась у знаменитого скульптора А. Бурделя, параллельно посещала академию «Ля Палетт», а также школу рисунка, которой руководил известный педагог Ф. Коларосси.
В 1914 году Мухина совершила поездку по Италии, после которой и поняла, что её настоящим призванием является скульптура. Вернувшись с началом Первой мировой войны в Россию, она создаёт первое своё значительное произведение — скульптурную группу «Пьета», задуманную как вариация на темы скульптур Возрождения и одновременно своеобразный реквием по погибшим.
Война в корне изменила привычный жизненный уклад. Мухина оставляет занятия скульптурой, поступает на курсы медсестёр и в 1915–1917 годах работает в госпитале.
После Октябрьской революции Мухина увлекается монументальной скульптурой и делает несколько композиций на революционные темы: «Революция» и «Пламя революции».
Однако свойственная ей экспрессивность лепки в сочетании с явным влиянием кубизма были настолько новаторскими, что мало кто в то время мог должным образом оценить работы Мухиной.
Поэтому она круто меняет сферу своей деятельности и обращается к прикладному искусству. Мухина сближается с такими авангардистскими художниками, как Л. Попова и А. Экстер. Вместе с ними она делает эскизы для нескольких постановок А. Таирова в Камерном театре, а также занимается промышленным дизайном. Вместе с Н. Ламановой она разрабатывает этикетки, книжные обложки, эскизы тканей и ювелирных украшений. Созданная по эскизам Мухиной коллекция одежды была удостоена Гран-при на Парижской выставке 1925 года.
«Если теперь мы оглянемся назад и постараемся ещё раз с кинематографической быстротой обозреть и спрессовать десятилетие жизни Мухиной, — пишет П. К. Суздалев, — прошедшее после Парижа и Италии, то перед нами возникнет необычайно сложный и бурный период формирования личности и творческих поисков незаурядного художника новой эпохи, художника-женщины, формирующейся в огне революции и труде, в неудержимом стремлении вперёд и мучительном преодолении сопротивления старого мира. Стремительно-порывистое движение вперёд, в неизведанное, вопреки силам сопротивления, навстречу ветру и буре — это сущность духовной жизни Мухиной пройденного десятилетия, пафос её творческой натуры.
Она считала годы после Парижа периодом непрерывного формирования, но в этом формировании обозначилось главное, устойчивое, что затем получит новое развитие. Это прежде всего выбор образного человеческого содержания как цели творчества и поиски современной формы выражения этого содержания; осознанное и прочувствованное влечение к большим монументальным по своему внутреннему масштабу образам эпохи. Кроме этого, интерес к декоративному творчеству во всех видах искусства, в том числе и в скульптуре. Возникают основные пластические идеи, разработка которых захватывает её творческое воображение. Одна из них, главная идея, — идея бурного движения вперёд, движения-огня, движения-вихря, отбрасывающего назад всё ему сопротивляющееся. От рисунков-эскизов фантастических фонтанов („Женская фигура с кувшином“) и „пламенных“ костюмов к драме С. Бенелли „Ужин шуток“, от предельной динамичности „Стрелка из лука“ она приходит к проектам памятников „Освобождённому Труду“ и „Пламя Революции“, где эта пластическая идея обретает скульптурное бытие, форму, пусть ещё не вполне найденную и разрешённую, но образно наполненную. Одновременно её занимает идея внешне сдержанного, но полного напряжения возвышенного образа в портретном памятнике и в станковом портрете. Она благодарна „всякому изму, который учит“, который помогает сознательно искать большую, крепкую и острую форму. В её экспериментах, пробах и поисках были ошибки, издержки, но они в совокупности принесли ей больше пользы, чем вреда; она накопила значительно больше, чем потеряла. И всё же середина 20-х годов застаёт её как бы на перекрёстке разных дорог».