Первая русская женщина-химик, получившая степень докт. химии. Родилась в Петербурге. Так как в дореволюционной России доступ женщинам к высшему образованию был затруднен, уехала за границу. Посещала на правах вольнослушателя лекции Р. В. Бунзена в Гейдельбергском университете и А. В. Гофмана в Берлинском университете. Диплом докт. химии получила в Гёттингенском университете экстерном (1874). Позже работала в лаборатории А. М. Бутлерова в Петербургском университете и в лаборатории В. В. Марковникова в Московском университете. Основные. область научных работ — орг. химия. Первое научное исследование, относящееся к разделению платиновых металлов, выполнила (1870—1871), находясь в Гейдельберге, по предложению Д. И. Менделеева. Изучила и описала (1872) состав и хим. превращения 4,4'- диаминогидразобензола.
Разработала (1876) удобный препаративный метод получения дибромпропклена. Совм. с Марков и и новым синтезировала (1876) глутаровую кислоту. Каталитическим алкилированием низших олефинов галогенпроивводными получила (1878) новые углеводороды изостроения. Эту реакцию часто называют р-цией Бутлерова—Лермонтовой—Эльтекова (независимо от Бутлерова и Лермонтовой ее открыл н А. П. Эльтеков). Исследовала (1876) механизм полимеризации этиленовых углеводородов, в частности изобутилена. Изучала кавказскую нефть. Член Русского физико-хим. общества (с 1875, была единственной женщиной в его составе) и Русского техн. общества (с 1881).