Родился поэт 22 ноября 1825 года в Костроме в обедневшей дворянской семье, принадлежавшей к старинному роду. Детские годы прошли в Нижнем Новгороде, где служил отец. До тринадцати лет мальчик учился дома и получил хорошее образование, овладев тремя языками.

В 1839 году вместе с матерью переселяется в Петербург, учится в Школе гвардейских подпрапорщиков и кавалерийских юнкеров, а затем в Петербургском университете. В студенческие годы определился его интерес к литературе и театру, а также к истории и политической экономии.

В 1849 году по доносу поэт был арестован и провёл восемь месяцев в Петропавловской крепости, после был приговорён к смертной казни, однако по указу Николая I сначала был приговорён к каторге, лишению «всех прав состояния» и затем переведён рядовым в Уральск. В 1853 году по собственной просьбе принял участие в штурме крепости Ак-Мечеть, за храбрость был произведён в унтер-офицеры, в мае 1856 года получил чин прапорщика и смог перейти на гражданскую службу. Только спустя 10 лет после долгих хлопот он смог вернуть потомственное дворянство.

Плещеева называли поэтом с романсовой стихотворной речью. На его стихи было написано около ста романсов и песен – Н.А. Римским-Корсаковым, М.П. Мусоргским, Ц.А. Кюи, А.Т. Гречаниновым, С.В. Рахманиновым, П.И. Чайковским.