1896年4月15日，謝苗諾夫出生于薩拉多夫。

少年時代受過良好的教育，早在中小學階段，他就對物理學和化學有著濃厚的興趣，他學習認真，成績優(yōu)異。1917年，年僅21歲的謝苗諾夫，以優(yōu)異的成績畢業(yè)于彼得格勒大學數(shù)學力學系，他是著名的蘇聯(lián)物理學家約飛的學生和助手。這段大學生活為他打下了良好的數(shù)學和物理學基礎，也為他以后在理論化學方面的深入研究創(chuàng)造了條件，使他的知識結構優(yōu)于一般化學家。1920年到1930年，謝苗諾夫在約飛創(chuàng)辦的列寧格勒技術物理研究所工作，被任命為列寧格勒化學物理所所長，同時，在列寧格勒工學院兼職任教，并從1928年起擔任該學院的教授。1929年，他被選為蘇聯(lián)科學院的通訊院士，1932年彼選為正式院士。1944年，蘇聯(lián)科學院化學物理所遷到了莫斯科，作為該所所長的謝苗諾夫。也同時遷居莫斯科，并擔任了以羅蒙諾索夫名字命名的國立莫斯科大學的教授。謝苗諾夫1947年加入蘇聯(lián)***， 1961—1966年擔任蘇聯(lián)***中央委員會候補委員，他還是蘇聯(lián)最高蘇維埃第五、六、七次代表大會代表。從1964年起，他擔任蘇維埃巴古什斯克地區(qū)委員會委員。在1957一1963年，謝苗諾夫擔任蘇聯(lián)科學院化學學部的秘書，1963一1971年，擔任化學學部的副秘書長。在1960年—1963年期間，他還兼任全蘇社會知識學會的理事長、他還是蘇聯(lián)科學院**團成員。謝苗諾夫非常成功地把研究工作、教學工作、科學團體的組織工作和社會活動緊密地結合起來，使四者互相促進、協(xié)同發(fā)展。謝苗諾夫因為在科學上的杰出貢獻，曾多次獲獎，許多外國科學院和科學團體把他選為院士或會員。他的專著《鏈式反應》和《論化學動力學某些問題和反應能力》等被各國翻譯出版。這位蘇聯(lián)學者在全世界享有極高的聲望。1956年，瑞典科學院和諾貝爾基金會，為了表彰謝苗諾夫和英國化學家欣謝烏德在化學反應動力學和反應歷程研究中所取得的成就，讓他兩人分享了該年度的諾貝爾化學獎。謝苗諾夫是獲得這種最高國際科學獎的第三位俄國學者，也是蘇聯(lián)建國后，第一位榮獲這種獎的科學家。謝苗諾夫很早就研究化學動力學問題，1916年起他曾發(fā)表過這方面的多篇學術論文，論文中詳盡地闡述了原子、分子的相互碰撞問題。此后，對化學反應動力學和化學反應歷程的研究成了他科學活動的基礎和中心。自從范霍夫1901年首次獲得諾貝爾化學獎以后，經(jīng)過了5年，這種科學的最高獎賞，重又頒發(fā)給研究化學反應動力學和化學反應歷程的科學家，特別表彰了謝苗諾夫和欣謝烏德的科學貢獻，說明化學反應動力學和化學反應歷程一直是化學研究的重大課題。謝苗諾夫的科研工作，幾乎全部用來研究化學反應歷程和化學動力學問題，他對鏈式反應歷程做了深入而全面的研究。鏈式反應的發(fā)現(xiàn)，標志著理論化學的研究進入到一個新的階段。傳統(tǒng)的化學，只注重反應物和產(chǎn)物的研究，對于反應物如何轉變成產(chǎn)物，轉變的復雜機制和過程則很少注意。德國化學家博登斯但在1913年曾提出鏈式反應的概念，用以解釋氫和氯反應生成氯化氫的復雜過程，他認為，在這個反應過程中會生成某種“中間體”。但是，博登斯但提出的“鏈反應”和“中間體”說，還是一種假設和猜測。德國物理化學家能斯特在1916年，提出了氯化氫生成的鏈反應機理。他認為，在這個反應過程中，會形成作為“中間體”的自由基。Cl2——>2Cl·Cl· + H2 ——>HCl + H·H· +Cl2 ——> HCl + Cl·……在以上鏈反應提出以后，有許多學者對此進行了進一步的深入研究。例如，威加特1922年曾用實驗證明了鏈反應的存在，1923年克拉麥斯把鏈式反應的機理用于光化反應的研究。但是，在1927年以前，鏈反應在化學上還不具有普遍的意義，它僅僅被用來解釋某些個別反應。1927年以后，謝苗諾夫系統(tǒng)地研究了鏈反應機理，他在此項研究中，曾試圖對反應歷程進行數(shù)學描述。謝苗諾夫認為，化學反應有著極為復雜的過程，在反應過程中有可能形成多種“中間產(chǎn)物”。在鏈式反應中，這種“中間產(chǎn)物”就是“自由基”，“自由基”的數(shù)量和活性決定著反應的方向、歷程和形式。鏈反應不僅有簡單的直鏈反應，還會形成復雜的“分支”，所以，謝苗諸夫還提出了“分支鏈式”反應的新概念。謝苗諾夫指出，鏈式反應有著普遍的意義和廣泛的實用價值。在理論上，謝苗諾夫廣泛地研究了各種類型的鏈式反應，提出了鏈式反應的普遍模式，他還試圖用這種反應機理解釋新發(fā)現(xiàn)的化學振蕩現(xiàn)象。在應用上，謝苗諾夫把鏈式反應機理用于燃燒和爆炸過程的研究，揭示出燃燒和爆炸的聯(lián)系和區(qū)別。指出，燃燒是緩慢的爆炸，爆炸則是激烈的燃燒，他還指出了燃燒和爆炸的機制。