Родился 26 (14) декабря 1862 года в Петербурге. Мать его происходила из русской дворянской семьи Мамонтовых. Отец, еврейского происхождения, был чиновником, умер, когда Семёну было 2 года. Оставшаяся без всяких средств с двумя детьми вдова его сначала жила гувернанткой в Киеве, потом вышла вторично замуж. Этот брак был крайне несчастлив. В памяти поэта осталось неизгладимое впечатление от тяжелых семейных сцен, закончившихся самоубийством отчима, После этого мать Надсона, вместе с детьми, поселилась в Петербурге у брата, но вскоре умерла.

Оставшись на попечении дяди, Надсон в 1872 году был отдан пансионером во 2-ю военную гимназию, окончив которую поступив в Павловское военное училище. В училище простудился с осложнением, преведщим к начальной стадии чахотки.
В 1882 году подпоручик Надсон вступил в Каспийский полк, расположенный в Кронштадте. В тоже время он опубликовал свои первые 3 стихотворения в журнале «Отечественные записки».
В 1884 году поэт вышел в отставку. Несколько месяцев он был секретарём редакции "Недели", но вскоре из-за болезни при помощи Литературного фонда, отправился сначала в Висбаден, потом в Ниццу.
Летом 1885 года вернулся в Россию и медленно угасая прожил ещё около полутора лет, сначала в Подольской губернии, затем под Киевом и, наконец, в Ялте, где умер 31 (19) января 1887 года.