В августе 1887 года 22-летний Валентин Серов гостил в усадьбе Абрамцево у мецената Саввы Ивановича Мамонтова. Там он решил написать портрет его 11-летней дочери, Веры Мамонтовой. Она позировала художнику каждый день в течение почти двух месяцев.
Работа была закончена в сентябре, о чём говорят пожелтевшие листья за окном и на столе. Персики, изображённые на картине, выращены в оранжерее Мамонтовых. Деревянный солдат, виднеющийся за Верой, был куплен Мамонтовыми в Сергиевом-Посаде в нераскрашенном виде и был расписан Валентином Серовым.
Веру Мамонтову называли «абрамцевской богиней» и даже «десятой музой». Её портреты часто писали гостившие в усадьбе художники.
Жизнь Веры была не очень долгой: она вышла замуж, родила троих детей и в возрасте 32 лет умерла от пневмонии.
После окончания работы над картиной Серов подарил её матери Веры, и портрет долго висел в усадьбе. Позже, в Советское время, его перевезли в Третьяковскую галерею, а в Абрамцеве сейчас висит копия.
«Девочка с персиками» принесла Серову премию Московского общества любителей художеств. А также вдохновила других авторов на написание подобных сюжетов.