Русский зоолог, зоогеограф и путешественник. Отец А. И. Северцова. Родился в Воронеже. В 1846 окончил Московский университет. Работал там же. Ученик и последователь К. Ф. Рулье. В 1857 - 1879 принимал участие в экспедициях в Сред. Азию. С 1860 служил в Комитете по устройству Уральской области.

Основные научные исследования посвящены зоологии позвоночных, географии, геологии, этнографии. Изучал периодические явления в жизни зверей, птиц, пресмыкающихся и амфибий. Установил закономерности их миграции, размножения, линьки. Разработал учение о зональном распределении животных. Большой интерес представляют его труды по орнитологии и орнитологической географии Европейской и Азиатской России. Описал 22 новых вида птиц и восемь видов млекопитающих. Один из основоположников нового направления биологической науки - экологии .

Демидовская премия Петербургской АН (1855). Золотая медаль Русского географического общества (1868) и другие научные награды. Его именем названы пик в Хребте Петра I и ледники на Памире и Заилийском Алатау.