Cursà estudis de dret i fou funcionari del ministeri de justícia (1859). El 1863 dimití per dedicar-se exclusivament a la música. En acabar els estudis (1866) fou professor d’harmonia al conservatori de Moscou. D’aquesta època són la Primera simfonia (1866), l’òpera El voivoda (1868), etc. Durant una visita a Sant Petersburg (1868) conegué els músics joves que treballaven per la causa del nacionalisme en l’art i que havien format el Grup dels Cinc. Balakirev, que n'era el fundador, i Rimskij-Korsakov exerciren una influència temporal damunt seu: Segona simfonia (1872), basada en temes populars ucraïnesos. Els anys següents foren d’una gran activitat: fou nomenat crític musical del Russkaja Vedemost (‘El butlletí rus’), i sense deixar l’ensenyament prosseguí la tasca de compositor. Poc temps després, gràcies al mecenatge de Nadezhda von Meck, pogué dedicar-se totalment a compondre. A causa de la seva personalitat, cosmopolita i influïda per la música occidental, s’havia anat allunyant del Grup dels Cinc. Tanmateix, per l’amor als contrasts, per l’orquestració brillant i colorista i per la gran intensitat emocional denota un temperament essencialment rus.
A més de les obres esmentades, cal citar quatre simfonies, entre les quals la Manfred (1885) i la Sisena, Patètica (1893), tres concerts per a piano (1874-93), el tercer dels quals restà inacabat, un concert per a violí (1878), música religiosa, coral, etc.
En l’òpera, admirava sobretot la claredat i la simplicitat: Eugeni Oneguin (1878) i La dama de piques (1890) són les més importants, i també compongué Mazeppa (1881-87) (sobre un poema de Puškin), Iolanta (1891), etc. Dels ballets excel·leixen El llac dels cignes (1876), La bella dorment del bosc (1889) i El trencanous (1892).