Odojewski wurde in Sankt Petersburg als Sohn des Generalmajors Ivan Sergejewitsch Odojewski und der Fürstin Praskowja Alexandrowna Odojewskaja geboren, die eine Cousine seines Vaters war. Er erhielt eine Hausausbildung und interessierte sich schon in jungen Jahren für Literatur.

Entsprechend den Traditionen der Adelsfamilien wurde Odojewski am 11. Februar 1815 in den Zivildienst als Kanzlist im Kabinett seiner Majestät aufgenommen, und ab dem 31. Dezember 1818 wurde er zum Gouvernementssekretär ernannt. Im Jahr 1820 verließ er den Zivildienst und trat am 1. Oktober 1821 in den Militärdienst im Reitergarde-Regiment ein, wo er in den Adelsstand erhoben wurde und am 4. November 1821 zum Junker befördert wurde. Später erhielt er die Titel Estandard-Junker und Kornett. In dieser Zeit lernte er seine Cousins Alexander Griboedow und Wladimir Odojewski kennen.

Anfang 1825 trat Odojewski der Nordgesellschaft der Dekabristen bei und schloss sich ihrem radikalen Flügel an. Er nahm am Aufstand auf dem Senatsplatz am 14. Dezember 1825 teil und stellte sich dann freiwillig dem Polizeichef von Petersburg A. S. Schulgina. Odojewski wurde in die Peter-und-Paul-Festung, in das Alexejewski-Ravelin, eingesperrt.

Er wurde nach IV. Grad verurteilt und zu 12 Jahren Zwangsarbeit verurteilt, aber am 22. August 1826 wurde die Strafe auf 8 Jahre verkürzt. Am 20. März 1827 wurde er ins Chitinskij Gefängnis gebracht, wo er eine Antwort auf das Schreiben von A. S. Puschkin nach Sibirien verfasste. Im September wurde er zur Petrowski-Fabrik verlegt, und 1832 wurde er zur Ansiedlung in die Telminski-Staatsfabrik in der Region Irkutsk geschickt. Von dort schrieb er am 2. April 1833 einen Brief an Nikolaus I. mit der Bitte um Begnadigung. Ab 1833 lebte Odojewski im Dorf Jelani in der Irkutsker Provinz, wo er sich ein Haus baute.

Dank der Fürsprache seines Vaters, unterstützt von Fürst I. F. Paskewitsch, wurde Odojewski am 23. Mai 1836 nach Ischim in der Tobolsker Provinz versetzt. Am 21. Juli 1837 wurde er als Soldat in die aktive Armee im Kaukasus eingeteilt, wo er sich mit M. J. Lermontow anfreundete und N. P. Ogarjow kennenlernte. Odojewski war bekannt als kluger, gebildeter und edler Mensch, einige bezeichneten ihn sogar als „christusähnliche“ Persönlichkeit.

Er starb 1839 an Malaria während des Baus der Festung Lazerow auf der Ostseite des Schwarzen Meeres. Die Gedichte Odojewskis, die vor 1825 geschrieben wurden, sind fast nicht erhalten geblieben. Zu den bekannten Werken zählen das Gedicht „Die feurigen Klänge der geheimnisvollen Saiten…“, das Epos „Wasilko“, die Gedichte „Sosima“, „Die alte Prophetin“, „Meine Peri“, „Die Ehe Georgiens mit dem Russischen Reich“ und andere. Seine Lyrik, mit einer verstärkten philosophischen Note, nähert sich dem Werk Lermontows. Odojewski gehört die bekannte Zeile: „Aus dem Funken wird eine Flamme entzündet…“.