Советский физик и физико-химик, акад. АН СССР (с 1932 г.). Родился в Саратове. Окончил Петроградский университет (1917). В 1918-1920 работал в Томском университете, в 1920-1931 - в Петроградском (Ленинградском) физико-техническом институте, одновременно с 1928 профессором Ленинградского политехнического института. С 1931 директор Института химической физики АН СССР, одновременно с 1944 профессор Московского университета. В 1963-1971 вице-президент АН СССР. Главный редактор журнала "Химическая физика" (с 1981). Председатель правления Всесоюзного общества "Знание" (1960-1963). Член многих академий наук и научных обществ. Дважды Герой Социалистического Труда (1966,1976). Государственные премии СССР (1941, 1949), Ленинская премия (1976), Нобелевская премия (1956, совместно с С.Н. Хиншелвудом).
Исследования Н.Н. Семенова относятся к учению о химических процессах.Открыл (1926-1928, совместно с Ю.Б. Харитоном и З.В. Вальтой) предельные явления, лимитирующие химический процесс ("критическое давление", "критический размер" реакционного сосуда, пределы добавок инертных газов).
Открыл новый тип химических процессов - разветвленные цепные реакции, теорию которых впервые сформулировал в 1930-1934, показав их большую распространенность.
Доказал экспериментально и обосновал теоретически все наиболее важные представления теории цепных реакций: о реакционной способности свободных атомов и радикалов, сохраняемости свободной валентности при взаимодействии радикалов с молекулами, о лавинообразном наращивании числа свободных радикалов, обрыве цепи на стенках и в объеме сосудов, о взаимодействии цепей.
На основе теоретических представлений, развитых школой Семенова, впервые осуществлены многие процессы - избирательное окисление и галогенирование углеводородов, в частности окисление метана до формальдегида, направленная полимеризация, процессы сгорания в потоке, разложения взрывчатых веществ и т.д.