Константин Сомов родился в Петербурге в семье, любившей и понимавшей искусство. Отец будущего художника, А.И. Сомов, долгое время занимал должность хранителя коллекций Эрмитажа. Мать была хорошим музыкантом и прививала своим детям любовь к музыке, живописи, театру.
В 1889 г. Сомов поступил в Академию Художеств, где учился в мастерской И. Репина. Добровольно покинув Академию в 1897 г., провел две зимы в Париже в самостоятельной работе. Одновременно с ним в Париже учились и работали А. Бенуа, Е. Лансере, А. Остроумова и другие «мирискусники». Здесь Сомов сблизился с Бенуа, который написал о нем первую статью, появившуюся в журнале «Мир искусства» в 1898 г.
Вернувшись в 1899 г. на родину, Сомов поселился в Петербурге. Здесь он отдал дань портретной живописи, создав портреты А. Бенуа, А. Остроумовой, художницы Е. Мартыновой («Дама в голубом», 1897-1900). Манера Сомова, в которой поэтичность образов сочеталась с утонченностью и одухотворенностью, соответствовали эстетике «мирискусников», соединяя гармонию мечты с реальностью. Следует отметить также выполненные карандашом с подцветкой акварелью, гуашью или белилами и отличающиеся виртуозной техникой и лаконизмом графические портреты поэтов-символистов В. Иванова (1906), А. Блока (1907), М. Кузмина (1909), художников Е. Лансере (1907), М. Добужинского (1910) и др.
Наряду с другими художниками, близкими «Миру искусства», Сомов принимал самое деятельное участие в оформлении одноименного журнала, 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» (все 1907) и др.
Помимо пейзажной и портретной живописи и графики Сомов работал в области мелкой пластики, создавая изысканные фарфоровые композиции: «Граф Нулин» (1899), «Влюбленные» (1905) и др.
Широкую известность, и не только в России, но и в Европе, Сомов приобрел, экспонируя свои произведения на выставках «Мира искусства», «Союза русских художников», персональной выставке в Петербурге (1903), берлинском «Secession», парижском «Salon d’Automne» («Осенний салон», 1906).
После Октябрьской революции, как и многие другие деятели искусства, Сомов испытывал бытовые трудности, не имея заказов на работу.
В декабре 1923 в качестве уполномоченного от Петрограда вместе с Русской выставкой художник выехал в США. На родину Сомов больше не вернулся, навсегда оставшись во Франции.
Последние годы жизни Константин Сомов был тяжело болен. Умер в Париже 5 мая 1939 г.

см. также М. Кузмин «К.А. Сомов»