У 1902 році закінчив екстерном класичну гімназію в Самарі і вступив на військову службу. Зарахований до 4-го гренадерського Несвизького полку. Член партії соціалістів-революціонерів з 1904 по 1907 та з 1914 по 1917 рік, член партії лівих соціалістів-революціонерів (групи революційних комуністів) з 1917 по 1918 рік.
У 1905 році з відзнакою закінчив Казанське піхотне юнкерське училище і отримав звання підпоручика. За розподілом призначений у 13-й лейб-гренадерський Ериванський полк. Під час революції 1905 — 1907 років брав участь у каральних акціях на Кавказі, служив у місті Мангліс Тифліської губернії.
З жовтня 1917 по березень 1918 року — начальник загону Червоної армії на Північному фронті та в Петрограді. У 1918 році — голова Центрополонбіжу. З травня по серпень 1918 року — інспектор із організації і навчання РСЧА (голова Вищої атестаційної комісії з відбору офіцерів в РСЧА) та комісар Всеросійського Головного Штабу Народного комісаріату військових та морських справ РРФСР у Москві.
З 1918 року воював на фронтах Громадянської війни. З серпня по 3 жовтня 1918 року — командувач групи військ Південного фронту РСЧА. З 3 жовтня по 26 листопада 1918 року — командувач 9-ї армії Південного фронту в місті Балашові. З 26 грудня 1918 по 16 липня 1919 року — командуючий 10-ї армії Південного фронту в місті Царицині. В 1919 році був важко поранений у бою під Плетньовим (на річці Сал). З 9 липня по 11 жовтня 1919 року — член Революційної військової ради (РВР) Південного фронту. З 16 липня по 11 жовтня 1919 року — командувач 14-ї армії Південного фронту в міста Кременчуці та Брянську.
З 11 жовтня 1919 по 10 січня 1920 року — командувач Південного фронту РСЧА в містах Серпухові, Курську, Харкові.
З квітня 1924 по грудень 1925 року — командувач військ України та Криму (Українського військового округу) в місті Харкові. Одночасно з 9 серпня 1924 по грудень 1925 року — уповноважений РВР СРСР і Народного комісаріату військових та морських справ СРСР по УСРР. 10 травня 1924 — 20 червня 1934 року — член РВР СРСР.
У грудні 1925 — травні 1926 року — військовий атташе СРСР у Китаї (місто Пекін).
З травня 1926 по травень 1927 року — заступник начальника військово-промислового управління Вищої ради народного господарства (ВРНГ) СРСР.
У січні 1938 року Маршала Радянського Союзу Єгорова понижують у посаді та направляють командувати військами Закавказького військового округу (січень — 25 лютого 1938 року).
27 березня 1938 року заарештований органами НКВС за звинуваченням у «шпигунстві, підготовці терористичних актів і участі в контрреволюційній організації». Засуджений Воєнною колегією Верховного суду СРСР 22 лютого 1939 року до страти, розстріляний наступного дня. Кремований на Новому Донському цвинтарі.
Реабілітований посмертно 14 березня 1956 року. Поновлений в членах КПРС 22 березня 1956 року.
Твори
Львов—Варшава. 1920 год Взаимодействие фронтов. M —Л., 1929;
Гражданская война в России: Разгром Деникина. — М.: ООО «Издательство ACT»; СПб.: Terra Fantastica, 2003. — 640 с.: ил. — (Военно-историческая библиотека). // Тираж 5 000 экз. ISBN 5-17-015247-7 (ООО «Издательство ACT»). ISBN 5-7921-0630-4 (TF).
Тактика и оперативное искусство РККА начала тридцатых годов.— В кн.: Вопросы стратегии и оперативного искусства в советских военных трудах (1917—1940 гг.). М., 1965;
Задача современного военного искусства.— В кн.: Вопросы стратегии и оперативного искусства в советских военных трудах (1917—1940 гг.). М., 1965;