Окончила биологический факультет МГУ в 1992 году, кандидатскую диссертацию защитила в 1996-м, докторскую – в 2011-м. Область научных интересов Варвары Дьяконовой – нейроэтология, нейробиология, сравнительная физиология, клеточные механизмы поведения, нейротрансмиттеры.

Участвовала в ряде международных грантовых исследований, стажировалась в Вашингтонском университете в США и в Университете Гёттингена в Германии. Варвара Дьяконова – член международного нейроэтологического общества и Европейского общества нейронаук, член редколлегии Российского журнала когнитивной науки и ряда международных нейробиологических журналов. Автор 114 публикаций, из них 1 монография и 61 статья в рецензируемых отечественных и международных журналах.