Nasce nel 1910 a Roma. Studia lettere a La Sapienza. Nel 1933 vince un concorso per ispettore alle Belle Arti (insieme al più famoso Giulio Carlo Argan). Nel 1941 diviene direttrice della Galleria Nazionale di arte moderna a Roma. In qualità di soprintendente durante il secondo conflitto si adopera per mettere in salvo le opere della Galleria, prima a Palazzo Farnese di Caprarola e poi dal 1943 a Castel Sant’Angelo, nonostante la Repubblica Sociale volesse portare le opere al nord Italia, ma la Bucarelli e gli altri soprintendenti si opporranno perché sanno bene che vorrebbe dire consegnare le opere ai tedeschi.
Non è una monuments woman ma collaborò, come i suoi colleghi più illustri, con i Monuments Men.