Константин Сомов родился в семье известного музейного деятеля, хранителя Эрмитажа, Андрея Ивановича Сомова. 
В 1879-1888 годах Сомов учился в гимназии К. Мая вместе с

А.Бенуа, В.Нувелем, Д.Философовым, с которыми позже участвовал в создании общества «Мир искусства». 
В 1888-м Сомов поступает в Императорскую Академию художеств, а спустя несколько лет попадает в мастерскую  Ильи Репина. В 1897 он отправляется в Париж. Очень быстро, впитав в себя новые веяния европейской живописи, Константин Сомов стал вектором того направления в русском изобразительном искусстве, которое задал открытый Дягилевым, Философовым, Бакстом и самим Сомовым журнал "Мир искусства". Сергей Дягилев, знаменитый импресарио, обладающий поразительным чутьем на коммерчески выгодные проекты, начав с издания журнала,  в итоге возглавил и само объединение. Константин Сомов был одним  из основателей общества «Мир искусства» и одноименного журнала.
Первая персональная выставка картин, эскизов и рисунков Сомова состоялась в Петербурге в 1903 году. В 1919 году состоялась его персональная выставка в Третьяковской галерее. Наряду с пейзажной, портретной живописью и графикой художник работал в области мелкой пластики, выполнял изысканные фарфоровые композиции. В 1923 году Сомов выехал из России в Америку в качестве уполномоченного «Русской выставки». В Россию он не вернулся. С 1925 года жил во Франции. Последние годы жизни художник был тяжело болен, но и тогда продолжал интенсивно работать. Константин Сомов скончался 6 мая 1939 года в Париже. Похоронен на кладбище Сент-Женевьев-де-Буа.