Родился 9 августа 1858 года в Карачеве.

С 1869 по 1877 год учился в 4-й московской гимназии. Затем поступил на естественно-историческое отделение физико-математического факультета Московского университета, который окончил в 1881 году с дипломом кандидата наук. Его наставниками были профессора А. П. Богданов и А. И. Бабухин.

С 1881 по 1883 год работал секретарём зоологического отделения Московского Императорского общества любителей естествознания.

В 1886 году в Санкт-Петербургском университете защитил диссертацию «Материалы к познанию эмбрионального развития Araneina» и получил степень магистра зоологии. В том же году стал приват-доцентом и хранителем зоотомического кабинета. В 1887–1889 годах – секретарь отделения зоологии и физиологии Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей. Общество отправило его на исследование Белого моря. За работу «Наблюдения над фауной Белого моря» в 1889 году получил степень доктора зоологии. Летом того же года проводил исследования на Неаполитанской зоологической станции.

С 1889 года — экстраординарный профессор и заведующий кафедрой зоологии позвоночных Санкт-Петербургского университета, а с 1895 года — ординарный профессор. В 1891–1892 годах снова работал на Неаполитанской и Вилла-Франкской зоологических станциях. В 1893 году вернулся на Белое море. В 1898, 1900 и 1903 годах, выезжал за границу для научных исследований на зоологических станциях. Помимо Неаполитанской и Вилла-Франкской, работал на Saint-Vaast-la-Hougue и Роскофе.

В 1906 году стал членом-корреспондентом Императорской Санкт-Петербургской академии наук. В 1920 году его избрали академиком Российской академии наук.

С 1919 по 1922 год — ректор Петроградского государственного университета.

В декабре 1922 года выступил на открытии I Всероссийского съезда зоологов, анатомов и гистологов. Это было его последнее публичное выступление. Умер 23 февраля 1923 года от рака желудка. Похоронен на Смоленском православном кладбище.