Служил писцом в гордуме Острогожска, работал ретушером у Я.П. Данилевского, И.Ф. Александровского и Г.И. Деньера; учился в ИАХ по классу исторической живописи у А.Т. Маркова. Награжден малыми (1858, 1860) и большой (1861) серебряными медалями, малой золотой медалью (1863). В 1863 возглавил «бунт четырнадцати», подав прошение в Совет ИАХ о свободном выборе сюжетов для конкурса на большую золотую медаль. После отказа вышел из Академии. Cооснователь Санкт-Петербургской артели художников, член-учредитель ТПХВ, участник МОЛХ и Общества русских аквафортистов. Преподавал в Рисовальной школе ОПХ, с 1860-х давал уроки членам царской фамилии. Академик ИАХ (1869); отказавшись от звания профессора ИАХ, принял участие в разработке ее нового устава (1872). Живописец, график, скульптор, художественный критик и теоретик искусства; мастер монументальной и религиозной живописи, офорта и литографии. Ведущий представитель русской реалистической школы второй половины XIX века, автор философско исторических полотен. Создал серию крестьянских образов и цикл портретов выдающихся писателей, ученых и общественных деятелей своей эпохи. Совершил ряд поездок в Европу для изучения музейных собраний (1869, 1876), в 1878 участник Всемирной выставки в Париже (золотая медаль). В 1884 жил на юге Франции в Ментоне. Старший сын – архитектор Николай Крамской. Работы хранятся в ГТГ, ГРМ, ГМИИ им. А.С. Пушкина, Научно-исследовательском музее при РАХ, ВОХМ им. И.Н. Крамского и др.