Agnes Cleve tillhörde de tidiga svenska modernisterna.
Agnes Cleve föddes 1876 och växte upp i en intellektuell och borgerlig familj i Uppsala. Hon var andra dottern av tre till professorn i kemi vid Uppsala universitet, Per Teodor Cleve, och skribenten Alma Öhbom. Utbildning var en självklarhet för döttrarna Cleve och de fick även följa med föräldrarna på ett flertal studieresor i Europa.
År 1901 gifte sig Agnes Cleve med advokaten Ernst Lindesjöö. De fick två barn. Äktenskapet upplöstes 1911. Hon gifte om sig 1915 med den tretton år yngre konstnären John Jon-And och de fick en son samma år.
16 år gammal tog Agnes Cleve examen vid Uppsala högre elementarläroverk för flickor. Hon gick på Tekniska skolan (Konstfack) i Stockholm 1892–1894 och arbetade som laboratorieassistent i mitten av 1890-talet. I arbetet utfördes en del illustrativa teckningar. År 1897 började hon på Göteborgs Musei rit- och målarskola (Konsthögskolan Valand) och deltog periodvis i undervisning fram till 1913. Bland hennes studiekamrater fanns Maj Bring, Mollie Faustman, Tora Vega Holmström, Vera Nilsson och Ellen Trotzig.
En av lärarna vid Göteborgs Musei rit- och målarskola var konstnären Carl Wilhelmson. Han fördelade friplatserna på skolan jämt mellan könen, vilket fick stor betydelse för svenska kvinnliga konstnärer. Inspirationen från honom är märkbar i Agnes Cleves tidiga målningar, både i teknik och motiv. I den stilla och allvarsamma målningen Kvinna vid staffli, som är ett självporträtt från 1911, är färgen satt med små färgfläckar som bitvis lämnar duken bar. Hon och Carl Wilhelmson inledde ett förhållande, vilket kom att resultera i hennes skilsmässa och Carl Wilhelmsons flytt till Stockholm.
Under några månader 1914 studerade Agnes Cleve kubismen på Académie de La Palette i Paris, vilket även hennes blivande make gjorde. De blev vänner med Gabriele Münter och Wassily Kandinsky som målade i en abstrakt expressionistisk stil och tillhörde den tyska konstnärsgruppen Der Blaue Reiter. En annan form av kubism mötte de i verk av Robert och Sonja Delauny. Paret Cleve-Jon-And återvände till Sverige före utbrottet av första världskriget och köpte torpet Hurdan vid Gullmarsfjorden i Bohuslän där de byggde en ateljé. Både Gabriele Münter och Wassily Kandinsky besökte dem i Bohuslän 1917.
Agnes Cleve och John Jon-And gifte sig i början av 1915 och flyttade till en lägenhet med stor ateljé på Sankt Eriksgatan i Stockholm. Agnes Cleve utförde ett flertal kubistiska målningar som exempelvis Kvinna 1915. Hon skapade dock en egen syntes av kubism och expressionism. Från ateljéfönstret hade hon utsikt över Sankt Eriksbron och målade flera verk med bron som motiv. I en av målningarna med denna titel dominerar den våldsamma röken, som i fartfyllda blåa cirkelformer väller fram ur fabriksskorstenar från det närbelägna industriområdet. Rörelsen i hennes stadsskildringar är påtaglig som exempelvis i den kakofoniska målningen Brand i New York med skyskrapor, människor, brandbilar, eld och vatten. Hon var i New York i tre månader 1916 tillsammans med John Jon-And. Det moderna livet i storstaden inspirerade till ett flertal målningar.
Agnes Cleve var en flitig resenär och åkte så gott som årligen utomlands. Förutom otaliga resor till europeiska städer besökte hon även Tunis, Alger och Istanbul. Hon återvände ofta till Italien. Motiv och titlar därifrån är bland andra Nunnekloster i Assisi och Gränd i Napoli från 1922. De är ljusa och förhållandevis stilla bilder.
Agnes Cleve bejakade energin och kraften i det moderna samhället och ett motiv som ofta återkommer i hennes målningar är fabriksbyggnaden. På 1930-talet målade hon Sandvikens fabriksbyggnader med rykande skorstenar och arbetet vid den glödande masugnen, fortfarande i expressiva färger men med stramare former. Målningarna visades i Sandviken och Gefle konsthall.
Förutom stadsskildringar och fabriker målade Agnes Cleve även många porträtt, stilleben och landskapsmotiv. Sonen Per-Erik porträtterades liksom Ingegerd Thorhamn, en profilbild av den kortklippta kollegan med cigarett i handen. De ställde ut tillsammans på Konstnärshuset 1932 i Stockholm.
Redan på den årliga julutställningen på Valand 1911 uppmärksammades Agnes Cleves goda färgsinne. År 1917 ställde hon och John Jon-And ut på Gummesons konsthall i Stockholm. Agnes Cleve lyftes fram av kritiker som den mest intressanta av de två. Hennes färgsinne poängterades, men man tyckte att målningarna saknade klarhet och koncentration. Hon deltog samma år i Föreningen Svenska Konstnärinnors utställning på Liljevalchs konsthall i Stockholm. När hon ställde ut på Den Frie i Köpenhamn 1919 uppskattades hon även där av kritiken i högre grad än sin man. Samma år ställde hon ut med Martin Åberg och Waldemar Bernhard på Nya konstgalleriet i Stockholm. Hennes fina kolorit poängterades åter men hennes målningar i de nya ismernas stil påstods ytlig. Som så många andra kvinnliga konstnärer bedömdes hon utifrån kön och i förhållande till den manliga normen.
Mellan åren 1922 och 1927 bodde konstnärsparet Agnes Cleve och John Jon-And i Göteborg. De ställde ut på Röhsska museet och Agnes Cleve deltog i en utställning på Valand. Tillsammans med sin man, som arbetade som scenograf på Lorensbergsteatern, dekorerade hon teaterns restaurang.
Åter i Stockholm hade Agnes Cleve sin första separatutställning på Gummessons konsthall i Stockholm 1929. Den blev hennes genombrott. Kritikerna hade vissa svårigheter att förhålla sig till hennes radikala oljemålningar medan hennes akvareller från Bohuslän och Skagen prisades. Tidningen Idun gjorde ett bildreportage från utställningen.
År 1931 fyllde Agnes Cleve nästan hela Göteborgs Konsthall. Medutställare var maken och Gösta Chatham. På utställningen visades verk från 1913 och framåt. Hon hade nu, enligt kritiken, efter sökandet i kubismens och expressionismens fotspår, nått både större integritet och egenart i de flesta av sina målningar. Hennes akvareller från Skagen och Bohuslän framhölls åter.
Agnes Cleve uppmärksammades även internationellt och deltog under 1930-talet i två internationella utställningar: Exposition d’oeuvres des femmes artistes på Stedelijk Museum i Amsterdam 1933 och 1937 i utställningen Les femmes artistes d’Europe på Jeu de Paume i Paris, där även Maj Bring, Mollie Faustman, Sigrid Hjertén och Tora Vega Holmström deltog. Även om Agnes Cleve var en etablerad konstnär köptes hon knappast in till konstmuseernas samlingar under sin livstid, förutom ett förvärv av en teckning till Nationalmuseum 1924. Det kan bero på att hennes expressionism emanerar från den tyska snarare än den franska som dominerade i Norden vid denna tid. Ett nytt intresse för hennes konst startade med en separatutställning på Norrköpings Konstmuseum 1988 och fortsatte med utställningen Gabriele Münters svenska vänner på Liljevalchs konsthall 1992. Därefter har Agnes Cleves verk funnits med i ett flertal utställningar som lyft fram bortglömda kvinnliga konstnärer. År 2014 kunde man på Mjellby konstmuseum se utställningen Agnes Cleve: Svensk modernist i världen.
Agnes Cleve avled 1951 och ligger begravd på Uppsala gamla kyrkogård.