Родился (26 февраля (10 марта) 1862 в селе Дощатое Меленковского уезда Владимирской губернии (ныне поселок Досчатое в Выксунском районе Нижегородской области).
Учился в Рязанской гимназии. В 1880 году поступил на естественный (физико-математический) факультет Санкт-Петербургского университета. В 1884 году, будучи студентом 4 курса, за участие в народовольческих кружках был арестован, посажен в Петропавловскую крепость, а затем выслан на родину. В 1886 году был принят на естественный факультет Университета святого Владимира в Киеве, по окончании которого перешёл на медицинский факультет того же университета.
После получении звания лекаря был оставлен лаборантом при физиолого-химической кафедре Киевского университета. В 1896 году вышел в отставку и работал в Санкт-Петербурге в Институте экспериментальной медицины в лаборатории профессора М. В. Ненцкого. В 1897 году получил степень доктора медицины. В 1898 году был приглашён в Санкт-Петербургский женский медицинский институт для чтения лекций физиологической химии в качестве ординарного профессора. В 1904 году был избран учёным секретарём совета института, а в 1905 году его директором.
В 1911 за сочувствие студенческому движению отстранён от всех должностей и выслан из столицы.
В сентябре 1917 был назначен министром народного просвещения Временного правительства (управляющий министерством с 4 [17] сентября 1917, министр с 8 [21] сентября 1917). Занимал эту должность до падения Временного правительства 25 октября (7 ноября) 1917), став таким образом последним министром народного просвещения России.
Придерживался основных принципов образовательной программы кадетов, предусматривающей децентрализацию школьного дела, введение бесплатного начального и среднего образования, автономию высших учебных заведений и др. Участвовал в деятельности Комиссии по реформе высших учебных заведений при Министерстве народного просвещения. Выступал по вопросам реформы медицинского образования, в том числе против передачи медицинских курсов в руки частных предпринимателей.
В 1918—1925 в Крыму: профессор и ректор (1924—1925) Крымского университета; один из организаторов образования в крае. С 1925 профессор Ленинградского медицинского института. В 1927-31 директор Всесоюзного института экспериментальной медицины.