Родился 8 октября в Москве. После школы поступает в Институт востоковедения в Москве, по окончании которого в 1953 работает ассистентом в МГУ, затем направляется в Кабул (Афганистан) в качестве переводчика с афгани.
С 1958 печатается в различных журналах — «Огоньке», «Смене» и др.
В 1962 — 67 был членом редколлегии журнала «Москва», затем работал за рубежом корреспондентом «Литературной газеты». Написал большое количество рассказов, повестей и романов остроприключенческого содержания: «49 часов 25 минут» (1960), «При исполнении служебных обязанностей» (1962), «Петровка, 38″ (1963), «Майор Вихрь» (1967), «Семнадцать мгновений весны» (1969), «Бриллианты для диктатуры пролетариата» (1971).
Почти все произведения Ю.Семенова были экранизированы и пользовались большим успехом у зрителей. Многосерийный телевизионный фильм «Семнадцать мгновений весны» смотрела вся страна.
Популярностью пользовались и следующие произведения писателя — «Альтернатива» (1975 — 78), «ТАСС уполномочен заявить…» (1979), «Приказано выжить» (1983), «Пресс-центр» (1984) и многие другие.
В 1986 становится Президентом Международной ассоциации детективного и политического романа (МАДПР) и главным редактором издания «Детектив и политика», много сделавшего для популяризации в СССР детективного жанра. Ю. Семенов принимал участие в поисках знаменитой Янтарной комнаты, вывезенной фашистами из Ленинграда, опубликовав в газетах серию очерков на эту тему.
Был организатором газеты «Совершенно секретно» и первым ее главным редактором. До конца своих дней Ю. Семенов принимал самое активное участие в общественной и политической жизни страны.
Умер Ю. Семенов 5 сентября 1993.