Русский врач-терапевт, ученый, основоположник физиологического направления в клинической медицине, общественный деятель Сергей Петрович Боткин родился 17 сентября (5 сентября по старому стилю) 1832 года в Москве в купеческой семье.
Он был 11-м ребенком в семье, родился от второго брака отца.
До 15-летнего возраста Боткин воспитывался дома, с 1847 года обучался в частном пансионе Эннеса, где считался одним из лучших учеников.
В 1850 году поступил на медицинский факультет Московского университета, который окончил в 1855 году. Единственный из своего курса сдал экзамен не на звание лекаря, а на степень доктора.
В 1855 году Боткин добровольно поехал в Крым, в действующую армию. В течение трех месяцев он работал ординатором в Симферопольском военном госпитале под руководством известного русского хирурга Николая Пирогова.
В 1856-1860 годах стажировался в Германии, Австрии, Франции.
В 1860 году он переехал в Петербург, где при Медико-хирургической академии защитил докторскую диссертацию "О всасывании жира в кишках".
С 1861 года — профессор академической (факультетской) терапевтической клиники Санкт-Петербургской медико-хирургической академии (с 1881 года — Военно-медицинская академия). В течение последующих трех десятилетий Боткин руководил клиникой академии.
Для изучения проблем научной медицины и физиологии он в 1860-1861 годах создал первую в России экспериментальную лабораторию при своей клинике, где проводились анализы, изучалось воздействие лекарств на организм.
В 1861 году при своей клинике он открыл первую бесплатную амбулаторию, благодаря его настойчивости в Петербурге и других городах впервые появились бесплатные больницы для бедняков.
В 1872 году он получил звание академика.
В 1873 году первым среди русских врачей был назначен лейб-медиком императорского двора. В 1877 году во время русско-турецкой войны Боткин около семи месяцев провел на балканском фронте, где сопровождал императора Александра II. Будучи лейб-медиком Александра II, он добился профилактической хинизации войск, боролся за улучшение питания солдат, делал обходы госпиталей, давал консультации.
Сергей Боткин стал основоположником научной клинической медицины. Свои клинико-теоретические взгляды по вопросам медицины он изложил в трех выпусках "Курса клиники внутренних болезней" (1867, 1868, 1875) и в 35 лекциях, записанных и изданных его учениками ("Клинические лекции профессора С.П. Боткина").
В своих воззрениях Боткин исходил из понимания организма как целого, находящегося в неразрывном единстве и связи с окружающей его средой. Боткину принадлежит большое число выдающихся открытий в области медицины. Он первым высказал мысль о специфичности строения белка в различных органах; первым (1883) указал, что катаральная желтуха относится к инфекционным заболеваниям (в настоящее время болезнь эта именуется "болезнью Боткина"), разработал диагностику и клинику опущенной и "блуждающей" почки.
Среди учеников Боткина 85 докторов наук, в том числе Александр Нечаев, Михаил Яновский, Николай Чистович, Тимофей Павлов, Николай Симановский.
Боткин издавал "Архив клиники внутренних болезней профессора С.П. Боткина" (1869-1889) и "Еженедельную клиническую газету" (1881-1889), переименованную с 1890 года в "Больничную газету Боткина". В этих изданиях печатались научные труды его учеников, среди которых были Иван Павлов, Алексей Полотебнов, Вячеслав Манассеин и многие другие русские врачи и ученые.
При его участии были открыты женские врачебные курсы — первая в мире высшая медицинская школа для женщин.
В 1878 году Сергей Боткин был избран председателем Общества русских врачей. С 1881 года Боткин, будучи гласным Петербургской городской думы и заместителем председателя думской комиссии общественного здравия, положил начало организации санитарного дела в Петербурге, ввел институт санитарных врачей, положил начало бесплатной помощи на дому, организовал институт "думских" врачей, создал институт школьно-санитарных врачей, Совет главных врачей петербургских больниц.
Боткин был председателем правительственной комиссии по разработке мероприятий по улучшению санитарного состояния страны и снижению смертности в России (1886).
Он был почетным членом 35 русских медицинских ученых обществ и девяти иностранных.
24 декабря (12 декабря по старому стилю) 1889 года Сергей Боткин скончался в городе Ментона во Франции.
Он был похоронен на Новодевичьем кладбище в Санкт-Петербурге.
В декабре 1920 года постановлением Московского совета народных депутатов имя Боткина было присвоено бывшей Солдатенковской больнице в Москве.
Сергей Боткин был дважды женат. Его первая супруга Анастасия скончалась в 1875 году. Второй его женой стала вдова Екатерина Мордвинова, урожденная княжна Оболенская. В двух браках у Боткина родилось 12 детей.
Два его сына вошли в историю отечественной медицины. Сергей Боткин (1859-1910) руководил кафедрой бактериологии и заразных болезней, а затем — кафедрой факультетской терапии Военно-медицинской академии. Евгений Боткин (1865-1918) был лейб-медиком и в 1918 году добровольно пошел на смерть вместе с царской семьей. В 2016 году он был причислен Русской православной церковью к лику святых.
