Он родился в Петербурге 14 (26) декабря 1862 года. Его мать происходила из русской дворянской семьи Мамонтовых, отец был чиновником. Он умер когда сыну не исполнилось и двух лет. Оставшаяся с двумя детьми мать Надсона сначала работала гувернанткой в Киеве, затем снова вышла замуж. В 1872 году будущий поэт был определен во Вторую военную гимназию, потом поступил в Павловское военное училище. Но тут Надсон заболел туберкулезом и был отправлен на год за казенный счет в Тифлис. Окончил училище, и в звании подпоручика направился служить в Каспийский полк, дислоцировавшийся в то время в Кронштадте.
Надсон начал писать стихи еще в детстве. Ему было 16 лет, когда в журнале "Свет" появилось его стихотворение "На заре". В дальнейшем его стихи охотно публиковали различные издания.
Большую роль в судьбе поэта сыграл Алексей Плещеев, в 1882 году пригласивший его сотрудничать в журнале "Отечественные записки". Помещенные здесь стихотворения принесли ему заслуженную славу. Поэзия Надсона была популярна среди молодежи, видевшей в нем выразителя своих чувств и настроений.
В 1885 голу вышел первый сборник стихов Надсона, удостоенный Пушкинской премии.
В творчестве Надсона выражены настроения прогрессивной интеллигенции в эпоху политической реакции и кризиса народнического движения. Протест и бессилие, разочарование и сомнение - характерные мотивы его лирики. В своих стихах поэт мечтает о гармоничном общественном строе, однако зло представлялось Надсону всевластным и вечным.
Социальные мотивы, сочувствие к угнетенному народу, любовь к природе связывают поэзию Надсона с лирикой Михаила Лермонтова и Николая Некрасова.
В 1884 году он вышел в отставку и несколько месяцев работал секретарем редакции газеты "Неделя". Но вскоре легочная болезнь приняла такие формы, что друзья поэта, при помощи Литературного фонда, отправили его на лечение за границу. В 1885 году Надсон вернулся в Россию и прожил еще 1,5 года.
Семен Надсон умер 19 (31) января 1887 года в Ялте. Тело поэта было перевезено в Петербург и захоронено на Волковом кладбище. Через несколько лет на собранные по подписке деньги над могилой Надсона был поставлен памятник.