Петр Петрович Семенов родился (2) 14 января 1827 года в деревне Урусово, под Рязанью, в семье капитана в отставке, участника Бородинского сражения.
В 1848 году Семенов окончил университет и решил заняться наукой. В 1853 году он начал читать лекции по географии и геологии в Берлинском университете. Здесь у него появляется идея исследования Тянь-Шаня, подсказанная А. Гумбольдтом.
В 1856 году Семенов совершил свою первую экспедицию, а в 1857 году – вторую. Семенов собрал богатейший материал, в том числе незнакомые науке виды растений, дал название Заилийскому Алатау. Экспедиция была успешной, но не достигла своей главной цели – доказать вулканическое происхождение Тянь-Шаня. Через 50 лет, в 1906 году, когда началось научное изучение этого горного массива, к фамилии Семенова было добавлено «Тянь-Шанский».
С 1873 по 1914 годы Семенов являлся главой Русского географического общества. Он участвовал в организации научных экспедиций Пржевальского, Потанина, Козлова, Роборовского, Велиханова, Мушкетова, Обручева. Из-под пера Семенова-Тянь-Шанского вышли капитальные труды по географии, он собрал уникальную коллекцию насекомых (около 700 тыс. экземпляров), а также богатое собрание картин голландских художников, которые впоследствии передал в Эрмитаж (это более сотни картин и несколько тысяч гравюр).
В 1897 году он организовал проведение Первой всеобщей переписи населения России. Экономическими и статистическими работами Семёнова-Тянь-Шанского пользовались Маркс и Ленин.
Умер ученый Петр Петрович Семенов-Тянь-Шанский 11 марта 1914 года в Петербурге.
В честь него назван ряд географических объектов в Средней и Центральной Азии, на Кавказе, Аляске и Шпицбергене и около 100 новых форм растений и животных. Учреждена золотая медаль им. Семёнова-Тянь-Шанского.