Фёдор Васильевич Семёнов-Амурский родился в Благовещенске на Амуре. В 1920–1925 годах учился в Благовещенском художественно-промышленном училище, работал внештатным художником-иллюстратором в благовещенских областных газетах «Амурская правда» и «Молодая гвардия», оформлял спектакли в городском театре. В 1925 году как один из наиболее способных учеников командирован в Москву для учебы во ВХУТЕМАСе (Высшие художественно-технические мастерские). Среди его преподавателей были Н.И. Куприянов, П.В. Митурич, И.И. Низинский, В.А. Фаворский, П.И. Львов.
После окончания вуза художник выступает как сложившийся мастер. В 1933 году становится членом секции графики Московской организации Союза художников. Но в 1946 году он был исключен из членов МОСХ (Московское отделение Союза художников) за формализм в искусстве. Работал художником-графиком в издательствах.
В официальном искусстве вплоть до 1980-х годов Ф.В. Семёнов-Амурский был вытеснен на периферию художественной и культурной жизни страны. Его первая персональная выставка состоялась лишь в 1967 году в Институте физических проблем Академии наук СССР. В 1976 году — вторая и последняя прижизненная выставка в Центральном доме работников искусств.
21 июля 1980 художник скончался в Москве. Хранителем и пропагандистом творческого наследия Семенова-Амурского стала его вдова Елизавета Измаиловна Елисеева.