В 1888–1897 годах учился в петербургской Академии художеств, в частности в мастерской И.Е.Репина. В 1897–1899 годах жил в Париже, где посещал школу-студию Ф.Коларосси, встречался с А.Н.Бенуа, Е.Е.Лансере, Л.Н.Бакстом и другими русскими художниками. В 1900 году в Санкт-Петербурге они стали основателями объединения «Мир искусства».
Действительный член Санкт-Петербургской академии художеств с 1913 года, Сомов мастерски владел различными жанрами и техниками, его творческое наследие чрезвычайно разнообразно. В жи-вописи и графике он получил известность благодаря жанровым сценкам из любимого художником «галантного» XVIII столетия. Кроме того, Сомов создал целую галерею портретов людей искусства Серебряного века: А.Н.Бенуа, А.А.Блока, М.В.Добужинского, М.А.Кузмина, Е.Е.Лансере, Ф.К.Сологуба и многих других. Особое значение Сомов придавал журнальной и книжной графике. Он создал множество иллюстраций и декоративных элементов для журналов «Мир искусства», «Золотое руно» и «Jugend», оформил ряд обложек и фронтисписов к изданиям символистской поэзии — книгам А.А.Блока, К.Д. Бальмонта, В.И.Иванова. В 1889–1901 годах Сомов создал циклы иллюстраций к поэме А.С.Пушкина «Граф Нулин» и повестям Н.В.Гоголя «Портрет» и «Невский проспект», уделяя особое внимание цельности графического решения.
В 1907 году художник работал над иллюстрациями к «Книге Маркизы» — антологии французской галантной литературы, составленной австрийским писателем и публицистом Францем фон Бляем и изданной в Германии («Das Lesebuch der Marquise»). Ряд рисунков к этой книге издатели сочли слишком откровенными, и цикл был опубликован в усеченном варианте. Тем не менее эта книга, которую обычно именуют «Малая книга Маркизы», пользовалась успехом и выдержала несколько переизданий. Однако идея создания иллюстрированной антологии французской фривольной поэзии и прозы настолько увлекла художника, что он продолжил работу над книгой в 1915–1918 годах, выступив не только в качестве графика, но и в роли составителя. Отобранные тексты на французском языке он проиллюстрировал изящными рисунками. Сегодня кажется невероятным, что «Le Livre de la Marquise. Recueil de Poesie et de Prose» вышла в свет в сентябре 1918 года в революционном Петрограде. Она была напечатана в одной из лучших типографий того времени — «Товарищества Р.Голике и А.Вильборг» (в тот момент уже национализированной) тиражом 800 экземпляров. А вскоре появился уникальный дополненный тираж, в который Сомов включил еще около 60 страниц текста и новые, более чем откровенные иллюстрации. На титульном листе значилось: «Venise», хотя издана она была в той же типографии. Точное число экземпляров этой книги для коллекционеров неизвестно, как и то, какая часть была переплетена, какая раскрашена художником вручную. Предположительно было изготовлено около 50 экземпляров. Библиофилы называют основной тираж — «Средняя книга Маркизы», а дополненный тираж — «Большая книга Маркизы». Известны также отдельные сюиты гравюр из «Большой книги Маркизы».
С 1918 года Сомов — профессор Петроградских государственных свободных художественных учебных мастерских. В 1923 году художник с выставкой современного русского искусства уехал из cо-ветской России в командировку в Нью-Йорк, остался за рубежом и с 1925 года обосновался в Париже. Он по-прежнему активно работал как живописец и график-станковист, но занимался и книжной графикой: им были подготовлены циклы рисунков к «Манон Леско» аббата Прево (1926), «Дафнису и Хлое» Лонга (1930), «Опасным связям» Шодерло де Лакло (1934).
Константин Андреевич Сомов умер в Париже 6 мая 1939 года.
В. Г. Зартайский