Из дворян. Родился в Пензе. Учился на юридическом факультете Московского университета. После организации студенческой забастовки отчислен без права обратного поступления и выслан в Пензу. Продолжил образование за границей, обучался в ряде немецких университетов, получил степень доктора философии. В годы учебы в Германии вошел в кружок русских студентов, среди которых впоследствии оказались лидеры Партии социалистов-революционеров (эсеров) А. Р. Гоц, В. М. Зензинов, И. И. Фондаминский.

После начала Первой русской революции 1905–1907 гг. вступил в партию эсеров, избран в состав ее ЦК. Представлял партию в Петербургском Совете рабочих депутатов. В декабре 1905 г. арестован вместе с другими руководителями Совета.

В 1906 г. осужден, лишен дворянского звания и сослан в Обдорск (ныне Салехард). Бежал из ссылки в 1907 г. в Финляндию, затем за границу, где стал лидером правого крыла эсеров. С началом Первой мировой войны занял активную оборонческую позицию, войдя вместе с Г. В. Плехановым и др. в состав редакции газеты, а затем журнала «Призыв» (1915 – начало 1917).

После Февральской революции 1917 г. вернулся в Россию. В мае занял пост председателя Исполнительного комитета Всероссийского Совета крестьянских депутатов. Член комиссии по выборам в Учредительное собрание. С 24 июля по 2 сентября 1917 г. министр внутренних дел Временного правительства.

Санкционировал арест большевистских лидеров и закрытие нескольких радикальных газет. Один из создателей и председатель Временного совета Российской республики (Предпарламента).

Резко отрицательно отнесся к Октябрьскому перевороту и стал организатором Комитета спасения Родины и революции. Избран депутатом Учредительного собрания. В декабре 1917 г. арестован, заключен в Петропавловскую крепость. Освобожден благодаря вмешательству наркома юстиции левого эсера И. З. Штейнберга.

В марте 1918 г. участвовал в создании Союза возрождения России. В мае 1918 г., когда началось вооруженное выступление Чехословацкого корпуса в Поволжье и Сибири, направлен ЦК Партии социалистов-революционеров на восток страны для создания коалиционного антисоветского правительства. В сентябре 1918 г. руководил Государственным совещанием в Уфе, на котором было создано Временное Всероссийское правительство (Уфимская директория). Стал его председателем. По инициативе Авксентьева это правительство с целью сплочения всех антибольшевистских сил переехало в Омск.

18 ноября 1918 г. арестован во время военного переворота А. В. Колчака. Выслан в Китай. С весны 1919 г. в Париже. Сторонник вооруженной борьбы с советской властью. В 1921 г. Председатель Совещания членов Учредительного собрания. В 1940 г. переехал в США, где выступал в поддержку антифашистской борьбы советского народа. Умер в 1943 г. в Нью-Йорке.