Sie war ab 1895 Gasthörerin, ab 1908 erste offiziell zugelassene Studentin der Naturwissenschaften an der Friedrich-Wilhelms-Universität Berlin. 1914–1931 war sie Assistentin am Institut für Vererbungsforschung an der Landwirtschaftlichen Hochschule Berlin, ab 1931 außerordentliche Professorin am Institut für Systematische Botanik der Philosophischen Fakultät der Berliner Universität und gleichzeitig nichtbeamtete außerordentliche Professorin der Landwirtschaftlichen Hochschule Berlin. Ihrer kritischen Haltung zum Faschismus wegen wurde 1940 ihre Berufung zur außerplanmäßigen Professorin abgelehnt und ihr die Lehrbefugnis entzogen. Ab 1943 war sie Abteilungsleiterin am Kaiser-Wilhelm-Institut. Nach dem Zweiten Weltkrieg war Schiemann von 1946 bis 1949 Professorin mit vollem Lehrauftrag an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Berlin im Fach Botanik. 1949 übernahm sie die Leitung der Forschungsstelle der Max-Planck-Gesellschaft für Geschichte der Kulturpflanzen in Berlin. Ab 1953 war sie wissenschaftliches Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft, ab 1956 Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina. 1962 erhielt sie die Ehrendoktorwürde der Technischen Universität Berlin. Ihre Grabstätte befindet sich auf dem St.-Annen-Friedhof in Dahlem, Königin-Luise-Straße 55.