Родился в семье священника. Окончил курс в Пермской духовной семинарии. К пребыванию здесь относятся его первые творческие попытки. Весной 1871 г. Мамин перебирается в Петербург и поступает в медико-хирургическую академию на ветеринарное отделение, а затем переходит на медицинское. В 1874 г. Мамин выдержал экзамен в университет и, пробыв около двух лет на естественном факультете, в 1876 г. перешел на юридический, но и здесь курса не кончил. Ведя жизнь литературной богемы, Мамин занимался репортажем и писал мелкие рассказы. Первое беллетристическое произведение Мамина "Тайны зеленого леса" напечатано без подписи имени в журнале "Кругозор" в 1877 г. и посвящено Уралу. Зачатки таланта, хорошее знакомство с природой и жизнью края замечаются и в этом произведении. Первые шаги Мамина в литературе вместе с приступами острой нужды, моменты глухого отчаяния, - все это описано Маминым в романе "Черты из жизни Пепко", одном из характерных и ярких его произведений, имеющем большое автобиографическое значение, ярко обозначающем миросозерцание писателя, догмы его веры, взгляды, идеи, которые легли потом в основу лучших его произведений: глубокий альтруизм, отвращение к людскому взаимопоеданию, к грубой силе, пессимизм, любовь к жизни и, вместе с тем, тоска о ее несовершенствах, о "мере печали и слез", где столько ужасов, жестокостей, неправды. "Неужели можно удовлетвориться одной своей жизнью. Нет, жить тысячью жизней, страдать и радоваться тысячью сердец - вот где жизнь и настоящее счастье!" - говорит Мамин в "Чертах из жизни Пепко". Ему хочется жить за всех, чтобы все испытать и все перечувствовать. Думы и вопросы, волновавшие писателя тогда и отраженные в "Чертах из жизни Пепко", проходят почти целиком в дальнейших, уже совершенно зрелых произведениях Мамина. В малоизвестном журнале Мамин напечатал большой роман "В водовороте страстей" под псевдонимом Е. Томский, роман претенциозный и очень слабый во всех отношениях. Весной 1877 г. Мамин уехал на Урал, пробыв в родных местах 14 лет и деятельно изучая их в бытовом и экономическом отношениях. С 1882 г. начинается второй период литературной деятельности Мамина. С появления в "Русской Мысли" очерков из приисковой жизни "Старатели", Мамин, ставший подписываться псевдонимом Сибиряк, обращает на себя внимание публики и критики и довольно быстро приобретает известность. В "Устоях", "Деле", "Вестнике Европы", "Русской Мысли", "Отечественных Записках" появляются его уральские рассказы и очерки: "На рубеже Азии", "В камнях", "Все мы хлеб едим", "В худых душах", "Золотуха", "Бойцы", "Переводчица на приисках", "Дикое счастье", "Авва", "На Шихане", "Башка", "Гроза", "Блаженые" и прочее. Здесь уже намечаются характерные признаки таланта Мамина, его любимые мотивы, стремление к изображению природы и воздействия ее на жизнь, ее влияния, в большинстве случаев, неотразимого на человека, чуткость к совершающемуся вокруг, уловление новых веяний, действующих благодетельно или трагически - отрицательно на старые дряблые устои. В этих рассказах уже чувствуется самобытный изобразитель жизни и нравов Урала, вольный художник, чуждый предвзятых тенденций, умеющий дать понятие о гигантском человеческом труде, изобразить всякие контрасты. С одной стороны, дивная природа, величественная, полная гармонии, с другой - неурядица людская, тяжкая борьба за существование. Присоединив к своему имени псевдоним, писатель быстро приобрел популярность, и подпись Мамин-Сибиряк осталась за ним навсегда. В 1883 г. появился первый роман его из заводской жизни на Урале: "Приваловские миллионы".

С любовью останавливается здесь Мамин-Сибиряк на богатырях по внешнему и духовному облику, на жертвах стихийной власти - капиталистического роста, на типах, фигурах, совершенно новых в нашей литературе; здесь им захвачен едва ли не весь Урал, с его горнозаводским делом, с его представителями, вращающимися около золота и железа. Второй роман - "Горное гнездо", появившийся в "Отечественных Записках" 1884 г., рисует также со всех сторон горнозаводский Урал. Это - великолепная страница, необыкновенно своеобразная из истории накопления капитализма, его поступательного хода. В романе талантливо изображен горный царек, своего рода набоб Лаптев, форменный вырожденец, "замечательный тип из всех, какие только встречались в нашей литературе" по мнению Скабичевского, высоко ставившего роман "Горное гнездо" и находящего, что "Лаптева смело можно поставить в одном ряду с такими вековечными типами, как Тартюф Гарпагон, Иудушка, Головлев, Обломов". Свою излюбленную идею о стихийных силах, слепо действующих в жизни, господствующих в колоритном рассказе "Жилка" ("Дикое счастье"), типично изображающем золотые промыслы, жажду золота. Естественным продолжением "Горного гнезда" является роман "На улице" (в отдельном издании "Бурный поток"), где действие происходит в Петербурге. Захлестывающие волны бурного потока улицы уносят много жертв, поглощают совесть неустойчивых людей, доводят до позора и женщину. В романе показано, как надвигалась со всем ее ужасом капиталистическая пора, сопровождавшая свое стремительное движение отчаянной ломкой старого уклада жизни, старых идеалов, ничего не создав для трудящихся масс и произведя брожение, растерянность, шатание мысли, разруху в жизни интеллигентных классов. В романе "Три конца" Мамин-Сибиряк удачно касается жизни раскольников на Урале. И здесь царит обычное мировоззрение писателя, выражена ярко тайна жизни - взаимное поедание одной твари другой, и повторяется неизбежная разруха, характерное явление русской жизни. В 1891 г. Мамин-Сибиряк окончательно перебрался в Петербург. К этому времени относятся его большой роман "Хлеб" и повесть "Братья Гордеевы". Этим романом Мамин закончил серию произведений, рисующих всесторонне Урал и Приуралье, их нравы, обычаи, общественную жизнь, дореформенный и пореформенный быт. Множество мелких рассказов посвящено все тому же краю.

В произведениях Мамина чувствуются сила, ее широкий размах и какой-то стихийный талант, подчинявшийся словно неведомой стихии. Мамин-Сибиряк выдвигается еще как прекрасный писатель о детях и для детей. Его сборники "Детские тени", "Аленушкины сказки", имеют очень большой успех. Некоторые критики сравнивают сказки Мамина с андерсеновскими. Мамин-Сибиряк отличался необыкновенной плодовитостью. Кроме перечисленных его произведений, следует отметить еще роман "Золото" и рассказы и очерки: "Родительская кровь", "Лётные", "Лес", "Отрава", "Последняя треба", "Зимовье на Студеной", "Емеля-охотник", "Лебедка" и сборник "Около господ". Многие вещи свои, в особенности статьи этнографические, Мамин подписывал псевдонимами Баш-Курт и Оник.

Похоронен на Волковском кладбище в Санкт-Петербурге.