В 1880 семья переехала в Тамбов.

С 1887 по 1890 Сергеев-Ценский учится в Тамбовском уездном училище, в 1891—92 — в Екатерининском институте, откуда был отчислен по семейным обстоятельствам. После смерти родителей начинается самостоятельная жизнь.

В 1895 Сергеев-Ценский получает аттестат учителя городского училища в Глуховском учительском институте (Воронежская губ.), где он учился за казенный счет. Сергеев-Ценский отбывает воинскую повинность, сдает экзамен на младший офицерский чин прапорщика и увольняется в запас. В течение ряда лет Сергеев-Ценский учительствовал в пяти учебных округах: Киевском, Харьковском, Одесском, Московском, Рижском.

В 1904 Сергеева-Ценского призывают в армию, после окончания русско-японской войны он увольняется в запас, в 1905 Сергеев-Ценский уходит в отставку с учительской службы в чине коллежского асессора.

В 1906 Сергеев-Ценский покупает участок земли на Орлиной горе в Алуште. С этого времени лит-ра становится его главным делом. Публиковаться Сергеев-Ценский начал раньше: в 1901 в Павлограде, где он тогда учительствовал, выходит поэтический сборник (тираж 300 экз.) — «Думы и грезы». Несущий на себе печать подражательности, сборник предвещал Сергеева-Ценского — писателя демократического склада. Рассказы, печатавшиеся в 1902 и 1903 в «Русском вестнике» и «Русской мысли», подписаны псевдонимом Сергеев-Ценский (от названия реки Цны в Тамбове). В начале 1900-х Сергеев-Ценский работал в жанре рассказа и повести. Почитатели его таланта (в их числе М.Горький, И. Е. Репин) отмечали глубину и «густоту» письма Сергеев-Ценский, языковое мастерство писателя.

Известность, по словам Сергеева-Ценского, ему принес рассказ «Тундра». Обращаясь к своему раннему творчеству уже в 1950-е, Сергеев-Ценский отмечал общность проблематики той поры с более поздним творчеством: «...все, что я писал, начиная с самых молодых рассказов «Тундра», «Маска», «Верю!», «Погост», «Взмах крыльев», «Бред», «Молчальники» и пр., — все это было на одну тему — «Преображение России» (Талант и гений. С.245). Лучшие произведения Сергеева-Ценского: «Лесная топь» (1905), «Небо» (1908), «Печаль полей» (1909), «Движения» (1909—10), «Пристав Дерябин» (1910), «Медвежонок» (1911), «Недра» (1912) — свидетельствовали о появлении в русской литературе оригинального художника, гуманиста, блестяще владеющего неповторимой манерой письма. Сергеев-Ценский выступает продолжателем традиций русской классики, начало которых, как он считает, было заложено в «Слове о полку Игореве». В произведениях Сергеева-Ценского звучат протест против унижения человека, боль за трагизм людских судеб. У Сергеева-Ценского нередки картины дикости, невежества, произвола властей. Сатирически обрисованному приставу Дерябину, герою одноименной повести, отданы слова: «Россия — полицейское государство, если ты хочешь знать... А пристав — это позвоночный столб, — факт! Его только вынь, попробуй, — сразу кисель!..» Критика русской жизни у Сергеева-Ценского достаточно остра.

В 1905 был закрыт журнал «Вопросы жизни» из-за публикации повести Сергеева-Ценского «Сад».

В 1910 Сергеев-Ценский был взят под надзор полиции (причина — стих, в прозе под общим заглавием «Когда я буду свободен» в газете «Звезда»). Произведения Сергеева-Ценского согреты горячей сыновней любовью к России, которую он хорошо знал, много путешествуя по стране. За границей Сергеев-Ценский не был ни разу. Но Россия, по Сергеев-Ценскому, ждет преобразования и преображения. Писатель владел мастерством портретной характеристики. В его произведениях живет природа, она одушевлена, одушевлен и мир вещей. Все переливается многоцветьем красок. Сергеев-Ценский заметил: «Из меня получился художник-красочник, пейзажист, в чем и заключается мое своеобразие» (Письмо к Н. Ф. Мурашову от 6 мая 1939 // Талант и гений. С.304). Сергеев-Ценский с ранних лет увлекался рисованием, живописное искусство ценил высоко. Сергеев-Ценский был дружен с И. Е. Репиным. Произведения Сергеева-Ценского лиричны. Не случайно он свои повести называл поэмами («Лесная топь», «Печаль полей», «Движения»), а рассказ «Улыбки» — стихотворения в прозе. Двенадцать рассказов, публиковавшихся в 1907, вошли в роман «Бабаев». Личные впечатления от службы в армии в годы русско-японской войны обобщены в образе поручика Бабаева. В канун Первой мировой войны Сергеев-Ценский работает над романом «Преображение» (печатается в начале 1914 в журнале «Северные цветы»). Отдельным изданием роман выйдет в Крыму в 1923 под названием «Валя». М.Горький высоко оценит роман Сергеева-Ценского, подчеркнув, что наряду с особо полюбившимися ему сценами «много прекрасного в славной этой книге». Романом «Валя» было положено начало задуманной Сергеевым-Ценским эпопеи «Преображение России», над которой писатель будет работать до конца жизни. У «Преображения России» непростая творческая история.

В начале Первой мировой войны Сергеев-Ценский был призван в ополчение и направлен в Севастополь, но вскоре уволен в «бессрочный отпуск». Сергеев-Ценский возвращается в Алушту и безвыездно живет там до 1928. Первые послереволюционные годы не были для Сергеева-Ценского плодотворными: сказалась сложная политическая и военная обстановка в Крыму, но от эмиграции писатель решительно отказался.

В 1921—22 Сергеев-Ценский написал четыре небольшие повести: «Чудо», «Жестокость», «В грозу», «Рассказ профессора». В 1920-е, когда остро стоял вопрос о культурном наследии прошлого, Сергеев-Ценский обращается к исторической теме. Героями его произведений стали три классика русской литературы: Лермонтов, Гоголь, Пушкин. Писатель попытался воссоздать портреты великих русских классиков.

В 1920-е из-под пера Сергеева-Ценского выходят три пьесы о Лермонтове: «Поэт и чернь» (1925), «Поэт и поэтесса» (1928), «Поэт и поэт» (1929). Сергеев-Ценский объединяет три пьесы, дорабатывает, в 1933 выходит роман Сергеева-Ценского «Мишель Лермонтов».

В 1928 Сергеев-Ценский пишет трагедию «Гоголь уходит в ночь», которая в 1933 была издана как повесть под тем же названием. Она рассказывала о последних днях жизни Гоголя.

В 1933 Сергеев-Ценский завершил работу над романом «Невеста Пушкина». Рапповская критика 1920-х не принимала творчества Сергеева-Ценского, резко отрицательно были оценены его начальные романы из эпопеи «Преображение России», историко-биогра-фические романы о писателях. Одна из статей такого плана принадлежала Я.Эльсбергу (Контрреволюционный аллегорический бытовизм // На литературном посту. 1927. №22—23).

В 1928 происходит встреча Сергеева-Ценского с М.Горьким. Первые письма от Горького Сергеев-Ценский получил в 1916 после демобилизации из армии, последнее письмо датировано маем 1936. «Моя переписка и знакомство с А. М. Горьким» написаны в 1936, после смерти Горького. (В кн.: Флот и крепость. М., 1975.) Тридцатые годы в творчестве Сергеева-Ценского были временем напряженной работы и больших творческих успехов. Новым по проблематике и характерам героев стал роман «Искать, всегда искать!». Он состоит из двух частей: романа «Память сердца», написанного в 1932, и повести «Загадка кокса» (1935). «Искать, всегда искать!» — роман о новой действительности, проникнутый пафосом созидания, стоит в одном ряду с произведениями Л.Леонова, М.Шагинян, В.Катаева и др. писателей этого времени. Сам Сергеев-Ценский, имея в виду «Загадку кокса», заметил, что повесть «вышла производственной». Он нарисовал образы героев-созидателей, открывателей Лени Слесарева и Тани Толмачевой, нашедших разгадку кокса.

В 1930-е Сергеев-Ценский вплотную работает над художественным воплощением темы Первой мировой войны. Результатом станут романы «Зауряд-полк» (1934) и «Массы, машины, стихии...» (1935). В «Преображение России» второй роман войдет под названием «Лютая зима». Сергеев-Ценский раскрыл в романе «Зауряд-полк» судьбу обычного рядового зауряд-полка от его формирования до гибели. Контрастно изображены Сергеевым-Ценским солдатская масса и военное руководство, а также стоящая за ним бюрократическая верхушка во главе с «зауряд-царем» Николаем II. Сергеев-Ценский внимателен к деталям, характеризующим быт армии. Большая часть событий в «Зауряд-полке» и «Лютой зиме» показана через восприятие бывшего учителя и математика прапорщика Николая Ливенцева, человека честного и думающего. Романы о Первой мировой войне углубили взгляд Сергеева-Ценского на события недавнего прошлого. Они стали хорошей школой для работы писателя над «Севастопольской страдой», наиболее известным и изученным произведением писателя. Над «Севастопольской страдой» Сергеев-Ценский работал с 1936 по 1939, в 1940 вышло первое книжное издательской эпопеи. Сергеев-Ценский была присуждена Государственная премия 1-й степени за 1940.

Написанию «Севастопольской страды» предшествовала огромная работа по изучению исторических источников. Писатель руководствовался хронологическим принципом: он последовательно зарисовывает цепь событий с момента появления флота союзников и до окончания Севастопольской обороны. В произведении почти нет обобщенно-вымышленных героев, по словам Сергеева-Ценского, «все герои исторические, то есть попадавшиеся мне в мемуарах о том времени». Сергеев-Ценский следует традициям «Севастопольских рассказов» и «Войны и мира» Л. Н. Толстого, полемизирует с официальной историографией. Свою задачу как художника Сергеев-Ценский видел в том, чтобы «из имени сделать образ». Начиная свое повествование с описания бала в честь тезоименитства наследника престола, Сергеев-Ценский вводит большое количество героев (Меншикова, Корнилова, Нахимова и многие другие). Последовательно раскрывается писателем панорама обороны Севастополя. Сильной стороной романа являются батальные сцены. В «Севастопольской страде» картины боев нарисованы такими, какими они запечатлелись очевидцами событий, описания приобретают индивидуальную, личную окрашенность: субъективный взгляд героя выхватывает из общей картины отдельные эпизоды, детали. В «Севастопольской страде» две России — Россия крепостническая, самодержавная и Россия народная. С большой любовью, с проникновением в психологию и внутренний мир героев обрисованы медсестра Даша Севастопольская, матрос Кошка, талантливые и преданные России, отстаивающие ее честь и достоинство Корнилов, Нахимов, Тотлебен. Сергеев-Ценский не ограничивает себя изображением Севастополя: в его «Севастопольской страде» представлена вся Россия — Петербург, Москва, провинция, деревня. Линия семьи Хлапониных дает писателю возможность ввести в повествование действительность крепостной России, рассказать о настроениях крестьян. Мастерски воссозданы Сергеевым-Ценским портреты лиц, представляющих неприятельский лагерь, и тех, кто за ними стоит. Писатель прибегает к историческим отступлениям, их назначение — в разъяснении смысла вершащихся событий. Они органично вводятся в текст. «Севастопольская страда» — книга любви к России, ее народу. Она написана художником, обладающим огромными знаниями, мастером лепки характеров, писателем с обостренным восприятием истории, чувством языка. Это и личная книга: отец Сергеев-Ценский был участником обороны Севастополя. Сергеев-Ценский служил в армии в Севастополе. Роман вырос из замысла учителя Сергеев-Ценский написать детскую книжку о Севастополе.

После завершения «Севастопольской страды» ее тема продолжала волновать писателя: были написаны пьесы «Вице-адмирал Корнилов», «Малахов курган», «Хлопонины».

Великая Отечественная война застала писателя в Алуште. Оставив там библиотеку, архив, Сергеев-Ценский с женой эвакуируется в Куйбышев, потом некоторое время семья живет в Алма-Ате.

В 1944 Сергеев-Ценский возвращается в Москву, а немного позднее — в Алушту. В годы войны литературная деятельность Сергеев-Ценский была напряженной и продуктивной. В «Правде», «Красной звезде», «Комсомольской правде» печатаются его публицистические статьи. Он пишет рассказы и повести на военно-историческую тему («Гвардеец Коренной», «Гренадер Семен Новиков», «Синопский бой», «Флот и крепость»), рассказы о людях, борющихся с фашизмом («В снегах», «У края воронки», «Хитрая девчонка»). Писатель продолжает работу над «Преображением России». Были завершены романы «Бурная весна» (1943) и «Горячее лето» (1944). (Они вышли в свет под общим названием «Брусиловский прорыв».) Главная тема этих романов — народ на войне. Создан достаточно сложный и трагический образ Брусилова. Затем последовали романы «Пушки выдвигают» (1943) и «Пушки заговорили» (1944). Они тоже о войне. В них поставлена проблема интеллигенции, художника и действительности. Сергеев-Ценский говорил, что работа над «Севастопольской страдой» дала ему большой разбег для освоения темы «Преображения». «Разбег», продемонстрированный романами, написанными в войну, не умалился в послевоенные годы, когда было создано еще несколько произведений.

В 1953 Сергеев-Ценский пишет повесть «Суд», она становится второй частью «Преображения человека»; первая часть, «Наклонная Елена», была написана в 1913. Созданная в 1910 повесть «Пристав Дерябин» дорабатывается писателем в «Преображении России», в 1958 написана «Весна в Крыму». Осуществить свой замысел полностью Сергеев-Ценский не успел. Многотомное «Преображение России» создавалось на протяжении почти полувека, менялась жизнь, менялись взгляды писателя. Все большее и большее внимание Сергеев-Ценский привлекали бурные исторические события, катаклизмы, потрясающие Россию, менялись позиции героев, их отношение к жизни. Можно вычленить несколько главных проблем, объединенных общей идеей преображения России, — народ и война, народ и интеллигенция, художник и действительность. В «Преображении России» есть герои, которые переходят из произведения в произведение: художник Сыромолотов, прапорщик Ливенцев, инженер Матийцев-Даутов.

В последние годы Сергеев-Ценский опубликовал несколько литературоведческих статей: «Гоголь как художник слова», «Лермонтов как певец Кавказа», «Стиль Тургенева по «Запискам охотника» и др.

В 1943 Сергеев-Ценский был избран действительным членом Академии наук СССР, ему была присуждена ученая степень доктора филологических наук. Сергеев-Ценский имел правительственные награды, в день 80-летия 30 сент. 1955 был награжден орденом Ленина.