Всеволод Сергеевич Соловьев родился в Москве 1 (13) января 1849 года. После нескольких лет домашнего обучения был определен в «пансион, состоящий при реформатской церкви в Москве» — немецкий пансион Циммермана.
С 1866 года учился на юридическом факультете Московского университета, где окончил курс в 1870 году со степенью кандидата прав, и в том же году поступил на службу во 2-е отделение собственной Его Императорского Величества канцелярии. Состоял председателем постоянной комиссии по устройству народных чтений.
На литературное поприще Соловьев вступил в конце 1860-х годов стихотворениями (большей частью без подписи) в журналах «Русский вестник», «Заря» и «Вестник Европы». Затем помещал критические очерки в «Санкт-Петербургских ведомостях» и «Русском мире».
В 1876 году в «Ниве» была напечатана первая его историческая повесть «Княжна Острожская». За ней последовал целый ряд романов, каждый из которых неоднократно переиздавался. В 1887 году было издано 7-томное собрание сочинений Соловьева. Наибольший успех имела «Хроника четырех поколений» — семейная сага из пяти романов о судьбах дворян Горбатовых с 1780-х гг. до пореформенного времени.
Разочаровавшись в официальном православии, Соловьев пережил духовный кризис и увлекся восточными мистическими учениями, а также теософией. В Париже его бывшая возлюбленная «Юстинья» Глинка познакомила его с Е. П. Блаватской.
К 1886 году Соловьев порвал связи с теософами и вернулся в Россию. Вместе с П.П. Гнедичем основал иллюстрированный журнал «Север» (1888). Журнал в первый год имел большой успех, но через 2 года перешел в другие руки.
В 1889—1890 гг. Соловьев собирает в парижских библиотеках материалы о мистиках столетней давности, на основе которых пишет романы «Волхвы» и «Великий розенкрейцер». Исторические повествования Соловьева, которые прежде создавали успех «Ниве» и «Северу», перестают выходить с прежней частотой.
В 1892 году Соловьев выпустил книгу «Современная жрица Изиды», где подвергалась резкой критике Блаватская и ее теософские идеи, а также вступил в публичную полемику с В.П. Желиховской. В это время он находился под сильным влиянием Иоанна Кронштадтского и практически каждый день виделся с ним.
Умер 20 октября (2 ноября) 1903 года в Москве. Похоронен в некрополе Новодевичьего монастыря.
Полное собрание сочинений Соловьева было опубликовано в 1917 году. После этого, в советское время, его имя было предано забвению, а романы не переиздавались.