Константин Сомов родился 18 (30) ноября 1869 г. в Петербурге в семье Андрея Сомова, известного музейного деятеля. С 1888 по 1897 гг. учился в петербургской Академии художеств, затем добровольно покинул её и два года занимался в академии Коларосси в Париже. С 1899 г. жил в Петербурге.
Ещё в молодости Сомов познакомился с А. Бенуа, В. Нувелем, Д. Философовым, с которыми вместе впоследствии участвовал в создании общества «Мир искусства». Сомов принимал самое деятельное участие в оформлении журнала «Мир искусства», а также периодического издания «Художественные сокровища России» (1901—1907), издававшегося под редакцией А. Бенуа, создал иллюстрации к «Графу Нулину» А. Пушкина (1899), повестям Н. Гоголя «Нос» и «Невский проспект», нарисовал обложки поэтических сборников К. Бальмонта «Жар-птица. Свирель славянина», В. Иванова «Cor Ardens», титульный лист книги А. Блока «Театр» и др.
В 1918 г. в издательстве Голике и Вильборга (Санкт-Петербург) вышло наиболее известное и полное издание с иллюстрациями Сомова «Книга маркизы», где художник создал не только все элементы оформления книги, но и подобрал тексты на французском языке. Существует редкий вариант этого издания так называемая «Большая „Книга маркизы“» дополненный более фривольными иллюстрациями.
В 1913 г. получил статус действительного члена Академии. В 1918 г. стал профессором Петроградских государственных свободных художественных учебных мастерских.
В 1923 г. Сомов уехал из России. С 1925 г. жил во Франции. Он скончался 6 мая 1939 г. в Париже.
Похоронен на кладбище Сент-Женевьев-де-Буа.
Портрет М. Кузмина
Портрет В. Иванова
Портрет С. Рахманинова
Портрет Е. Лансере
Портрет А. Блока
Радуга
Арлекин и дама
Иллюстрация для книги А. Блока «Театр»