Он родился в деревне Будайке Чебоксарского уезда, которая сейчас находится в черте города Чебоксары, в семье крестьян. После переезда в село Балаково учился в церковно-приходской школе, но не окончил её. В детстве работал прислугой и учеником у купцов и ремесленников, затем вместе с отцом и братьями занимался плотничеством на Волге. Женился на дочери священника, несмотря на несогласие родителей с обеих сторон. В этом браке у него родились два сына и дочь. С началом Первой мировой войны его призвали в армию, где он прошёл обучение в унтер-офицерской школе. Он был награждён тремя Георгиевскими крестами и Георгиевской медалью, имел звание фельдфебеля. После серьёзного ранения служил в запасном полку в Николаевске и летом 1917 года вступил в партию большевиков. На съезде солдатских депутатов в Казани его назначили командиром запасного полка. После Октябрьской революции он стал организатором отрядов Красной гвардии в Николаевском уезде, командовал полком, бригадой и дивизией РККА. Воевал против уральских казаков и чешских легионеров, выступивших против Советской власти. Был направлен на учёбу в Академию Генерального штаба Красной армии, но покинул её, не справившись с учёбой. Позже его назначили начальником 25-й стрелковой дивизии, где он отличился при взятии Уфы, за что был награждён орденом Красного Знамени. Погиб 5 сентября 1919 года в результате диверсии уральских казаков на штаб 25-й дивизии в Лбищенске.

Имя начдива стало широко известно в Советском Союзе после выхода в 1923 году романа «Чапаев» Дмитрия Фурманова, который был комиссаром в его дивизии, и одноимённого фильма братьев Васильевых в 1934 году. Благодаря всенародной популярности героев книги и фильма, имя Чапаева было присвоено множеству населённых пунктов, улиц, а также боевым и гражданским кораблям. В годы Великой Отечественной войны его имя носили партизанские отряды. Хотя современные историки и публицисты считают, что роль Чапаева в Гражданской войне была преувеличена, он остаётся одним из самых известных красных командиров той эпохи, героем кинофильмов, телесериалов и книг, в том числе таких авторов, как Виктор Пелевин, Захар Прилепин и Эдуард Володарский. В бывшем Советском Союзе и в постсоветские годы большую популярность приобрели анекдоты, героями которых стали персонажи фильма о начдиве: Чапаев, Фурманов, ординарец Петька и пулемётчица Анка.