У 1917 годзе скончыў Петраградскі ўніверсітэт. У 1920—1931 гг. працаваў у Ленінградскім фізіка-тэхнічным інстытуце. З 1931 года дырэктар Інстытута хімічнай фізікі АН СССР. Адначасова з 1928 года прафесар Леніградскага політэхнічнага інстытута, з 1944 года Маскоўскага ўніверсітэта. У 1957—1971 гг. М. М. Сямёнаў акадэмік-сакратар Акадэміі хімічных навук, у 1963—1971 гг. віцэ-прэзідэнт АН СССР. З 1981 года галоўны рэдактар часопіса «Химическая физика».
Семёнов Николай Николаевич / Эмануэль Н. М. // Т. 23. Сафлор — Соан. — М. : Советская энциклопедия, 1976. — С. 229—230. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров; 1969—1978).(руск.)