Русский химик-органик. Родился в д. Княгинино Нижегородской губер­нии. Окончил Казанский университет (1860) и по представлению А. М. Бутлерова оставлен при университете лаборантом. В 1865—1867 с целью подготовки к проф. деятельно­сти находился в командировке в Берлине, Мюнхене, Лейпциге, где работал в лабораториях А. Байера, Р. Эрленмейера и А. Кольбе. В 1867—1871 преподавал в Ка­занском университете (с 1869 проф.), в 1871 — 1873 — в Новороссийском университете в Одессе, в 1873—1904 — в Московском университете. Исследования посвящены теорети­ческой орг. химии, орг. синтезу и нефтехимии. Получил (1862— 1867) новые данные об изомерии спиртов и жирных кислот, открыл окиси ряда олефиновых углеводо­родов, впервые синтезировал гало­ген- и оксипроизводные изомеров масляной кислоты. Результаты этих исследований послужили основой его учения о взаимном влиянии атомов как Главный содержании теории хим. строения. Сформулировал (1869) правила о направлении реакций замещения, отщепления, присоединения по двойной связи и изомеризации в зависимости от хим. строения (правила Марковникова). Показал особенности двой­ных и тройных связей в непре­дельных соед., заключающиеся в большей прочности их по отноше­нию к ординарным связям, но не в эквивалентности двум и трем простым связям. Совместно с Г. А. Крестовниковым впервые синтезировал (1879) циклобутандикарбоновую кислоту. Исследовал (с 1880) состав нефти, заложив основы нефтехи­мии как самостоятельной науки. Открыл (1883) новый класс орг. веществ — нафтены. Показал, что на­ряду с гексагидробензольными углеводородами Вреде на сущест­вуют углеводороды ряда циклопентана, циклогептана и других циклоалканов. Доказал существо­вание циклов с числом углерод­ных атомов от 3 до 8; впервые по­лучил (1889) суберон; установил взаимные изомерные превращения циклов в сторону как увеличения, так и уменьшения числа атомов в кольце; открыл (1892) первую реакцию изомеризации циклических углеводородов с уменьшением цик­ла (циклогептана в метилциклогексан). Ввел много новых эксперим. приемов анализа и синтеза орг. веществ. Впервые изучил превра­щения нафтенов в ароматические углеводороды.

Один из основателей Русского хим. общества (1868).