Fils de Victor-Joseph Segalen, écrivain du commissariat de la marine, Victor Segalen naît à Brest le 14 janvier 1878 et suit sa scolarité au collège des Jésuites de Brest de Notre-Dame-de-Bon-Secours. En 1895, il s’inscrit à la faculté des sciences de Rennes puis en 1896, suit l’école préparatoire de médecine de Brest. De 1897 à 1902, il étudie à l’Ecole principale du service de santé de la Marine, à Bordeaux, à la suite de ses grand-oncle et oncle. Atteint de dépression nerveuse après une relation amoureuse malheureuse en 1899, il commence à s’intéresser aux maladies nerveuses et découvre Nietzsche. La même année, il écrit son premier récit « A Dreuz an Arvor », et de passage à Paris, il fait la connaissance de Rémy de Gourmont, Catulle Mendès et Joris-Karl Huysmans, qui l’encouragent dans ses travaux littéraires et l’aident à publier dans la revue « Mercure de France ». En 1902, il soutient sa thèse de médecine, « L´observation médicale chez les écrivains naturalistes », sur les névroses dans la littérature contemporaine. Après un stage au Centre d'instruction naval de Saint-Mandrier près de Toulon de février à septembre 1902, il est affecté en Polynésie française. Parti en paquebot du Havre le 11 octobre, il est atteint par la fièvre typhoïde lors de son arrivée à New York et en profite pour découvrir Chinatown et sa population chinoise. Arrivé à Tahiti le 3 janvier 1903, il est affecté en tant que médecin de la marine de deuxième classe sur l'aviso La Durance et profite des escales pour découvrir nouveaux paysages et nouvelles civilisations. En 1904, à Nouméa, il travaille sur un roman « Les Immémoriaux », qui raconte l'agonie de la civilisation maorie décimée par la présence européenne, qu’il publie en 1907 sous le pseudonyme de Max-Anély. A Atuona (Îles Marquises) il achète certains objets et croquis mis en vente après le décès de Paul Gauguin. A Djibouti, il interroge les témoins du passage d’Arthur Rimbaud…

En mai 1908, il commence à suivre les cours de langue chinoise à l’Ecole des langues orientales et au Collège de France, afin de se présenter comme interprète de la Marine. Il poursuit son cursus à Brest auprès d’un Chinois du Hankou, sur les conseils du sinologue Arnold Vissière. Devenu médecin de 1ère classe le 24 août 1908, il obtient son détachement en Chine et embarque à Marseille le 24 avril 1909. Au cours du voyage, il rencontre Paul Claudel, alors consul à Tientsin. En août, Victor Segalen entreprend en compagnie de l'écrivain Gilbert de Voisins une expédition de dix mois en Chine centrale ; en février 1910, il se rend au Japon, puis s’installe à Pékin en mars 1910. Après sa nomination en mai 1911 au poste de médecin-major de deuxième classe à l'Imperial Medical College de Tianjin, il y enseigne la physiologie. En 1912, il consomme de l'opium dans des fumeries afin de rédiger son poème « Odes » et publie à Pékin un recueil de 48 poèmes inspirés par sa première expédition en Chine, « Stèles ». En 1913, il repart pour l’expédition « Segalen-Lartigue-de Voisins », consacrée aux monuments funéraires de la dynastie des Han, qui doit parcourir la Chine sur 6 000 km, suivant une grande diagonale du Nord-Est au Sud-Ouest. Pendant cette expédition, il découvre le 6 mars 1914 la statue la plus ancienne de la statuaire chinoise, représentant un cheval dominant un barbare, dont l’étude ne sera publiée qu'en 1972 sous le titre « Grande Statuaire chinoise ».

Au déclenchement de la guerre entre la France et l’Allemagne, il embarque à Saïgon pour rejoindre son affectation à l’hôpital de Rochefort, puis en novembre 1914, à l'hôpital militaire maritime de Brest. En mai, il est affecté à sa demande en tant que médecin de la brigade de fusiliers marins, sur la ligne de front, à Dixmude, près de Dunkerque. Malade, il rejoint l’arrière en juillet 1915 puis est nommé comme directeur-adjoint de l’hôpital militaire de Brest. Il publie « Peintures » en juin 1916. Il est ensuite envoyé en mission en Chine pour recruter des travailleurs pour remplacer remplacer les ouvriers combattants sur le front et il arrive en Chine le 25 février 1917 pour 15 mois. Profitant d’un congé, il étudie les sépultures de la région de Nankin, comblant une lacune de six siècles entre le style de Han et celui des Tang et il croise Saint-John Perse. En mars 1918, il reprend son poste à l’hôpital militaire de Brest et travaille au poème « Thibet », inspiré par la lecture du « Padma Than Yig », à la suite de sa rencontre avec le tibétologue Gustave-Charles Toussaint, à Shanghai en avril-juin 1917. Surmené lors de l’épidémie de la grippe espagnole, il est atteint à nouveau de dépression et hospitalisé à Brest. Engagé dans les démarches pour la création d’un Institut de sinologie à Pékin, son état de santé se dégrade, et en janvier 1919, il est à nouveau hospitalisé. Le 1er avril 1919, il rentre épuisé d’un congé de convalescence en Algérie chez Charles de Polignac, explorateur du Haut Yangzi, grand fleuve chinois, et rejoint Huelgoat pour la suite de son congé. Le 21 mai 1919, il part en promenade dans la forêt de Huelgoat, et son corps y sera retrouvé sans vie 48 ans plus tard.