Родился в семье дворянина, сына декабриста, преподавателя Казанского университета. С тринадцати лет начал подрабатывать уроками. В 1894 г. окончил с отличием С.-Петербургский технологический институт. В 1891 г. вступил в марксистский кружок, в 1893 г. участвовал в создании «Союза борьбы за освобождение рабочего класса». В 1895–1905 гг. участвовал в революционном движении, подвергался арестам и ссылкам, жил в эмиграции, где встречался с В.И. Лениным. Участник революции 1905–1907 гг. В 1907–1917 гг. жил в Петербурге и Москве, где работал в области энергетики, участвовал в деятельности партии большевиков. Во время Февральской революции 1917 г. член большевистской фракции Моссовета. После февраля был заведующий отделом топлива Моссовета. Участвовал в подготовке вооруженного большевистского восстания в Москве. После Октябрьской революции на государственной работе, председатель Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО), в 1921–1923 гг., 1925–1930 гг. – первый председатель Госплана. В 1929–1939 гг. – вице-президент АН СССР, с 1930 г. основатель и до конца жизни руководитель Энергетического института АН СССР. С 1937 по 1945 гг. – депутат Верховного Совета СССР. Герой Социалистического Труда, кавалер четырех орденов Ленина. Захоронен в Кремлёвской стене на Красной площади в Москве.