Родился в селе Павлово, ныне город Нижегородской области, в семье священника. 

Окончил физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета (1882). 

1882-1885 - химик-лаборант 1-го Петербургского реального училища. 

1885-1930 - в Санкт-Петербургском (Ленинградском) университете: лаборант, приват-доцент, профессор кафедры аналитической и технической химии, заведующий лабораторией качественного анализа и физической химии. Одновременно преподавал в Михайловском артиллерийском училище, был заведующим кафедрой Артиллерийской академии, профессором кафедры органической химии Санкт-Петербургского технологического института (1897-1908) и на Высших женских курсах (1900-1919).

С 1919 года до конца жизни - научный руководитель Отдела органической химии в Государственном НИИ прикладной химии в Ленинграде. Заведующий кафедрой органической химии в Ленинградском химико-технологическом институте (1924-1934). Организатор и директор (1934-1938) Института органической химии АН СССР. 

1931-1941 - заведующий органическим отделением научно-исследовательского химического института Ленинградского государственного университета, а с 1938 года до конца жизни - заведующий кафедрой высокомолекулярных соединений Ленинградского государственного университета. Президент русского физико-химического общества им. Д.И. Менделеева.

Звание Героя Социалистического Труда присвоено 10 июня 1945 года - за выдающиеся заслуги в развитии отечественной химической науки и в деле подготовки научных кадров.

Магистр химии (1891). Доктор химии (1895). Профессор (1896). Член-корреспондент Российской АН (09.12.1922). Академик АН СССР (12.01.1929). 

Почётный член Французского химического общества (1925), Американского химического общества.

Лауреат Сталинской премии (1941) - за разработку промышленного метода синтеза изопренового каучука.

Лауреат премии им. А.М. Бутлерова Русского физико-химического общества (1929).

Жил в Ленинграде, похоронен на Волковском православном кладбище.

Награды: ордена Ленина (03.04.1944, 08.12.1944, 03.03.1945, 10.06.1945); Трудового Красного Знамени (25.02.1940).

Память: в городе Павлово его именем назван сквер, где ему установлен памятник.