Фёдор Михайлович Решетников родился в Екатеринбурге. Рано потерял мать, которая ушла от мужа и переехала с 9-месячным сыном в Пермь, где они жили под опекой её дяди и тёти. В 1851 году он поступил в Пермское уездное училище. В 1855 году оказался под судом из-за потери важного казённого пакета, который разбирал вместе с дядей-почтальоном. После двухлетнего судебного процесса был сослан на три месяца в Соликамский монастырь для покаяния. Завершив обучение в Пермском уездном училище в 1859 году, работал чиновником в Екатеринбурге, где сейчас находится его дом-музей, а также в Перми.

В 1863 году переехал в Санкт-Петербург, где работал в департаменте Министерства финансов и публиковал очерки о жизни социальных низов в газете «Северная пчела». В 1864 году, благодаря Н. Г. Помяловскому, сблизился с редакцией журнала «Современник».

В 1865 году совершил длительную поездку на Урал, собирая материалы для серии этнографических очерков о горнозаводских рабочих в Перми, Соликамске, Усолье, Чердыни и Тагиле. Некоторое время работал на Демидовском заводе, что нашло отражение в его романах «Горнорабочие», «Глумовы» и других произведениях.

Постоянная борьба с нуждой и наследственная болезнь привели к его ранней смерти. Он скончался от отёка лёгких.

Перед первым посмертным изданием собрания сочинений Ф. М. Решетникова был опубликован краткий некролог, сообщавший, что 9 марта в 9 часов 50 минут вечера скончался известный романист Фёдор Михайлович Решетников на 30-м году жизни. Похороны состоялись в субботу 13-го числа, и его тело было захоронено на Волковом кладбище.