Н.Н. Семёнов родился 15 апреля 1896 г. в Саратове. Окончив в 1913 г. среднюю школу в Самаре, он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета. В университете с 1914 г. Н.Н. Семёнов начал заниматься научной работой под руководством создателя отечественной школы физиков акад. А.Ф. Иоффе. Будучи студентом, он написал несколько научных статей по столкновению электронов с молекулами и по теории прохождения электричества через газы.
Окончив университет в 1917 году Семёнов работал ассистентом на физическом факультете Томского университета в Сибири. В 1920 году по приглашению Иоффе Семёнов вернулся в Ленинград, где стал заместителем директора Петроградского (Ленинградского) физико-технического института и руководителем лаборатории электронных явлений.
В 1928 году Николай Николаевич был назначен профессором Ленинградского физико-технического института, где он помог организовать физико-механическое отделение, а также ввел обучение физической химии. По его настоянию и с помощью его коллег, заинтересованных в развитии физической химии, лаборатория физики электрона превратилась в 1931 году в Институт химической физики Академии наук СССР, и Семёнов стал его первым директором. В 1929 году он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1932 году стал академиком. В 1944 г. Н. Н. Семенов организовал на химическом факультете Московского Университета кафедру химической кинетики, которой он заведовал более 40 лет. Под руководством Н. Н. Семенова кафедра внесла огромный вклад в подготовку высококвалифицированных специалистов по химической кинетике и химической физике.
В 1972 г. в ИХФ Н.Н. Семенов возродил лабораторию цепных процессов и сам ее возглавил. В период 1972-1982 гг. им и его сотрудниками были обнаружены и изучены особенности цепных разветвленных реакций, связанные с участием адсорбированных носителей цепей. Детализированы реакции взаимодействия цепей, связь между цепным и тепловым воспламенением. Н.Н. Семенов являлся также одним из основателей Московского физико-технического и Московского инженерно-физического институтов. Он возглавлял Отделение химических наук АН СССР (1957-1963 гг.), был вице-президентом Академии наук СССР (1963—1971 гг.), а с 1971 г. и до конца жизни – членом Президиума АН СССР. Н. Н. Семенов был председателем Правления Всесоюзного общества "Знание", председателем общества "СССР — Швеция", принимал деятельное участие в Паугошском движении. Н. Н. Семенов неоднократно избирался депутатом Bepxовного Совета СССР. Он был членом партии и избирался кандидатом в члены ЦК КПСС.
Научные работы Семенова посвящены почти исключительно исследованию кинетики реакций и теории цепных реакций и теории цепных реакций. За работу по созданию теории цепных реакций Семёнов в 1941 году был удостоен советской правительственной награды - Сталинской премии. Среди других его наград - орден Ленина, орден Трудового Красного Знамени, золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР. Обладатель почетных степеней ряда европейских университетов, Семёнов был избран почетным членом Лондонского королевского общества. В Академии наук СССР ученый занимал большое число официальных должностей. Кроме того, он был избран членом академий многих других стран, включая США. В 1956 году Семенову Н.Н. совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии "за исследования в области механизма химических реакций".
Николай Николаевич создал теорию теплового взрыва газовых смесей, на основе которой разработал с сотрудниками учение о распространении пламени, детонации, горении взрывчатых веществ и порохов. Он открыл разветвленные цепные реакции и явление цепного воспламенения (взрыва), создал имеющую особое значение общую количественную теорию цепных реакций, показал их большую распространенность в химии и значение для практики. Также ученый установил детальный химический механизм многих сложных цепных процессов, изучил кинетические свойства свободных атомов и радикалов, при помощи которых осуществляются элементарные стадии цепных процессов. В 1956 г. Семенову совместно с С. Хиншельвудом присуждена Нобелевская премия за работы по механизму химических реакций. Семенов вел огромную научно-организационную и общественную деятельность, был избран в состав 14 иностранных академий наук, ему была присуждена почетная степень Honoris causa восьми известных университетов мира. Лауреат Ленинской премии (1976), Сталинской премии 2−й степени (1941, 1949), награжден Большой золотой медалью имени М.В. Ломоносова АН СССР (1970).
Работы Н. Н. Семенова, его педагогическая и общественная деятельность получили признание отечественной и мировой общественности. Н.Н. Семенов был дважды Героем Социалистического труда, Лауреатом Ленинской и двух Государственных премий, он был награжден девятью орденами Ленина, другими орденами и медалями, удостоен высшей награды Академии наук — золотой медали им. М. В. Ломоносова. Н. Н. Семенов был избран в состав 14 иностранных академий наук, ему была присуждена почетная степень Nonoriscausa восьми известных университетов мира.
Основные труды.
Н.Н. Семёнов. Цепные реакции. Л.: ОНТИ, 1934; 2-е изд. М.: Наука, 1986;
Н.Н. Семёнов. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Изд-во АН СССР, 1958; Н.Н. Семёнов. Наука и общество. Статьи и речи. 2-е изд. М.: Наука, 1981.