Сеченов родился в 1829 году в дворянской семье. По желанию родителей должен был посвятить себя военной службе. Потому поступил в Главное инженерное училище в Петербурге, которое окончил в 1848 году. Немного послужил в саперных войсках, но ушел в отставку и поступил на медицинский факультет Московского университета. Ему тогда исполнился 21 год. После окончания университета Сеченов продолжил образование в Германии. Именно там у Сеченова пробудился интерес к исследованиям в области физиологии. Докторская диссертация, опубликованная в 1860 г., стала первым шагом к расцвету русской физиологии.

Сеченов занялся исследованием нервной системы. Славу выдающегося ученого ему принес труд "Рефлексы головного мозга", увидевший свет в 1863 году. В этой работе Сеченов доказал, что психическая жизнь человека, его сознание являются результатом деятельности клеток головного мозга. Сеченов утверждал, что психика и характер зависят не только от врожденных Свойств, но и в значительной степени от воспитания. Революционность работы Сеченова заключалась в том, что в Ней отрицалась расовая теория неполноценности африканских и азиатских народов. Сеченов доказал, что мозг народов других рас столь же развит, как и мозг европейских народов.

С 1871 года Сеченов преподавал физиологию в Одесском университете. Через пять.лет он перевелся в Петербург. В возрасте 62 лет, в 1891 году, он получил назначение в Мое ковский университет, пользовавшийся мировой славой.

Умер Сеченов в 1905 году.