Родился в Петербурге в семье военного инженера Василия Петровича Лотарёва (1860—1904). По материнской линии являлся троюродным братом русской революционерки и советского государственного деятеля А. М. Коллонтай (урождённая Домонтович), а также приходился дальним родственником историку Н. М. Карамзину, поэту А. А. Фету. Первые 9 лет провёл в Петербурге. После разрыва родителей жил у тётки и дяди в их имении в Новгородской губернии (ныне Вологодская область, под Череповцом, в этом имении сейчас находится музей Игоря Северянина). Закончив четыре класса Череповецкого реального училища, в 1904 году уехал с отцом на Дальний Восток. Затем вернулся назад в Петербург, к матери.
Первые публикации появились в 1904 году (за свой счёт), в дальнейшем на протяжении девяти лет Северянин издавал тонкие брошюры со стихами, приносившие долгое время лишь скандальную известность (например, растиражированный возмущённый отзыв Льва Толстого на одно из его стихотворений в начале 1910 года). Из поэтов старшего поколения поначалу обратил внимание на молодого Северянина лишь Константин Фофанов (впоследствии его и Мирру Лохвицкую Северянин объявил учителями и предтечами эгофутуризма).
Успех пришёл к поэту после выхода сборника «Громокипящий кубок» (1913, предисловие к которому было написано Ф. Сологубом). В течение 1913—1914 гг. Северянин выступал со многими вечерами («поэзоконцертами») в Москве и Петербурге, встречая огромную популярность у публики и сочувственные отзывы критиков разной ориентации, в том числе критиков, скептически относившихся к футуризму. Для его лирики характерна смелая для тогдашнего вкуса (до грани пародийности) эстетизация образов салона, современного города («аэропланы», «шоффэры») и игра в романтический индивидуализм и «эгоизм», условные романтически-сказочные образы. Стих Северянина музыкален (во многом он продолжает традиции Бальмонта), поэт часто использует длинные строки, твёрдые формы (некоторые изобретены им самим), аллитерацию, диссонансные рифмы.
Северянин был основателем литературного движения эгофутуризма (начало 1912), однако, поссорившись с претендовавшим на главенство в движении Константином Олимповым (сыном Фофанова), осенью 1912 года покинул «академию Эго-поэзии» (о выходе из движения объявил знаменитой «поэзой», начинающейся словами «Я, гений Игорь-Северянин…»). Впоследствии ездил в турне по России в 1914 г. с кубофутуристами (Маяковским, Кручёных, Хлебниковым).
Вышедшие после «Громокипящего кубка» сборники 1914—1915 гг. («Victoria regia», «Златолира», «Ананасы в шампанском») воспринимались критикой более прохладно, чем «Кубок»: Северянин включал в них в большом количестве ранние, незрелые «поэзы», а новые тексты из этих книг во многом эксплуатировали образность «Кубка», не добавляя ничего нового. В 1915—1917 гг. Северянин поддерживал (совместные выступления, турне, сборники) ряд молодых авторов, большинство из которых никакого следа в литературе не оставили; самым заметным учеником Северянина этого периода был Георгий Шенгели, который сохранил признательность учителю и после смерти Северянина посвятил его памяти несколько стихотворений. Поэтика Северянина этого периода оказала также определённое влияние на раннее творчество таких известных поэтов, как Георгий Иванов, Вадим Шершеневич, Рюрик Ивнев, впоследствии примкнувших к другим направлениям.
Северянин был избран публикой «Королём поэтов» на выступлении в московском Политехническом музее в 1918 г.
Из тридцати восьми лет литературной деятельности Северянин почти двадцать четыре года прожил в Эстонии, куда переехал в 1918 г. В 1921 г женился на эстонке Фелиссе Круут (единственный его зарегистрированный брак). Ездил в дальнейшем с выступлениями во Францию и в Югославию.
Поздняя лирика Северянина во многом отходит от его стиля 1910-х годов. Самые заметные его произведения этого периода — несколько получивших большую известность стихотворений («Соловьи монастырского сада», «Классические розы»), автобиографические романы в стихах «Колокола собора чувств», «Роса оранжевого часа», «Падучая стремнина» и сборник сонетов «Медальоны» (портреты писателей, художников, композиторов, как классиков, так и современников Северянина).
Переводил стихотворения А. Мицкевича, П. Верлена, Ш. Бодлера, эстонских и югославских поэтов.
Ни один другой русский поэт не отразил столь широко в своих стихах природу и жизнь Эстонии, как Игорь Северянин. Он же стал крупнейшим переводчиком эстонской поэзии на русский язык. Среди эстонских поэтов, чьи произведения Северянин перевёл на русский язык, — Хенрик Виснапуу, Мария Ундер, Алексис Раннит, Фридрих Рейнхольд Крейцвальд, Фридрих Кульбарс, Лидия Койдула, Юхан Лийв, Густав Суйтс, Фридеберт Туглас, Иоганнес Барбарус и Иоганнес Семпер.
После присоединения Эстонии к Советскому Союзу в 1940 году возобновил творческую активность, пытаясь публиковаться в советской печати.
Умер в оккупированном немцами Таллине от сердечного приступа, в присутствии Валерии, младшей сестры своей гражданской жены Веры Борисовны Коренди (девичья фамилия — Запольская, Коренди — эстонизированная фамилия её первого мужа Коренова).
Похоронен на Александро-Невском кладбище в Таллине.