Вице-адмирал, флотоводец, изобретатель, теоретик военно-морского дела, основоположник современной русской океанографии, кругосветный мореплаватель и путешественник, дважды обогнувший земной шар, исследователь Арктики. Сын боцмана, дослужившегося до штабс-капитана портовой службы. В 1858 г. поступил в Николаевске (на Амуре) в морское штурманское училище. В 1863-69 гг. учеником и гардемарином плавал в Тихом океане к берегам Северной Америки и в дальневосточных морях, перешел из Николаевска в Кронштадт; плавал в Атлантическом океане к берегам Бразилии и к м. Доброй Надежды: произведен в мичманы. В летнюю кампанию 1869 г. плавал в шхерах Финского зал. на броненосной лодке “Русалка”. Авария судна послужила для него толчком к исследованию "пловучести" и средств для усиления этого качества” и к изобретению нескольких ценных практических средств. Углубляя в течение ближайших лет свое исследование, стал основоположником теории непотопляемости корабля. В 1870-71 гг. на паровой шхуне “Тунгус” перешел из Кронштадта в Николаевск; в пути произведен в лейтенанты; через Сибирь вернулся в Петербург, куда был срочно вызван для конструирования новых водоотливных средств. В 1876 г. предложил проект использования парохода, как плавучей базы для беспалубных минных катеров; переведен в Черное море командиром парохода “Великий князь Константин”, который был поспешно переоборудован в военный корабль, несший четыре минных катера. В 1877 г. во время русско-турецкой войны подорвал в устье Дуная неприятельский броненосец, а в январе 1878 г. потопил на Батумском рейде авизо (небольшой военный разведывательный корабль). После войны произведен в капитаны 2 ранга. В 1880-81 гг. во время Ахал-Текинской экспедиции организовал на Каспии морские перевозки между Астраханью и Красноводском. По возвращении в Петербург был в том же году назначен в Стамбул (Турция) командиром военного корабля-стационера “Тамань”. Во время стоянки в Босфоре производил океанографические исследования; доказал, что в проливе существуют два течения: верхнее - из Черного моря в Мраморное и нижнее - в обратном направлении, и дал научное объяснение этому явлению. В 1886-89 гг. в чине капитана 1 ранга, командуя корветом “Витязь”, совершил кругосветное плавание, во время которого поставил на корабле систематические океанографические работы, особенно подробные в северной части Тихого океана. В 1890 г. произведен в контр-адмиралы. В 1891-94 гг. в должности главного инспектора морской артиллерии осуществил ряд важных технических нововведений. В 1894-96 гг. совершил второе кругосветное путешествие: в конце 1894 г. из Петербурга прибыл на Средиземное море; в 1895 г. перешел с эскадрой, которой он командовал, из Средиземного моря через Суэцкий канал в дальневосточные воды; получив в 1896 г. назначение в Кронштадт, перешел через Тихий океан в Северную Америку, проехал через США и отсюда через Атлантический океан вернулся на родину. В 1896-97 гг., будучи старшим флагманом 1-й флотской дивизии, выступил с лекциями “Рассуждения по вопросам морской тактики”, в которых излагал прогрессивные взгляды в области военно-морского дела. В то же время начал усиленно заниматься проблемой освоения Арктики с помощью ледоколов и пропагандировать эту идею. В 1897-98 гг., будучи уже вице-адмиралом, спроектировал мощный ледокол “Ермак”, добился от правительства больших средств на его постройку, которую лично и контролировал.

В марте 1899 г. на “Ермаке” перешел из Ньюкасла в Кронштадт, преодолев льды Финского зал., и затем совершил поход в Ревель (Таллин), освободив из льдов 29 пароходов. В июне - августе того же года совершил на “Ермаке” два пробных арктических рейса, причем во второй рейс проник во льды к северу от Шпицбергена до 81°21' с. ш. В декабре 1899 г. назначен главным командиром Кронштадтского порта и военным губернатором Кронштадта. Летом 1901 г. после капитальной перестройки носовой части “Ермака” плавал на нем в Баренцевом море, в очень тяжелых ледовых условиях дважды подходил к Земле Франца-Иосифа и дважды к северо-западному берегу Новой Земли. В феврале 1904 г. в начале русско-японской войны назначен командующим флотом на Тихом океане и через Сибирь проехал на Дальний Восток. Погиб 31 марта (13 апреля) 1904 г. на броненосце “Петропавловск” при выходе в море с Порт-Артурского рейда.

Сочинения. “Броненосная лодка “Русалка” и другие статьи о непотопляемости судов (“Морской сборник”, 1870, 1873, 1874, 1875, 1876); “Крейсерство парохода “Великий князь Константин” под начальством Макарова по Черному морю и рапорты его” (“Морской сборник”, 1877, № 1-3); “Об обмене вод Черного и Средиземного морей” (изд. Академии наук, 1885); “Рассуждение по вопросам морской тактики” (“Морской сборник”, 1897, № 1, 4, 7; переиздано с другими статьями в 1943); “Об исследовании Северного Ледовитого океана при помощи ледоколов” (изд. Академии наук, СПБ. 1897); “Ермак” во льдах” (1901); “Без парусов. Морская практика” (1903); “Океанографические работы” под редакцией и со вступительной статьей Н. Н. Зубова и А. Д. Добровольского (1950).