Родился в 1867 году в Туле в семье врача. Окончил историко-филологический факультет Петербургского университета и медицинский факультет Дерптского университета. Первая публикация - рассказ «Загадка». Под влиянием Тургенева, Толстого, Чехова сформировалась основная тема творчества Вересаева - жизнь и духовные искания русской интеллигенции.

Автор ряда повестей («Без дороги», «На повороте», дилогия «Два конца», «К жизни»), сборников рассказов и очерков, романов «В тупике» и «Сёстры», а также дилогии «Живая жизнь» («О Достоевском и Льве Толстом», «Аполлон и Дионис. О Ницше»). Наибольший общественный резонанс вызвала публикация книги «Записки врача», где поднимается проблема профессиональной этики.

Особое место в творчестве Вересаева занимают «Биографические летописи», посвящённые Пушкину («Пушкин в жизни», «Спутники Пушкина») и Гоголю («Гоголь в жизни»). Известен переводами древнегреческой классики (Гомер, Гесиод, Сапфо).

Умер писатель 3 июня 1945 года в Москве.