Ősi erdélyi nemesi családból származott, apja Kemény Sámuel (1758–1823) második házasságából, a román származású Csóka Rozáliától született. Apja első feleségétől, Győrfi Ágnes bárónőtől három testvére érte meg a felnőttkort: Anna, Károly, Sámuel. 1820-ban Zsigmondot betegeskedése miatt levegőváltozásra Zalatnára küldték, ahol 1823-ig nagybátyjánál, ikafalvi Barók Dániel bányatörvényszéki elnöknél lakott, és az ottani római katolikus elemi iskolába járt. Az apa halála után, 1823-ban hosszas pereskedés indult a mostohatestvérek és rokonok részéről az örökségért, során édesanyját karhatalommal lakoltatták ki Pusztakamarásról. Kemény Zsigmond a zalatnai évek után 11 évet töltött a nagyenyedi kollégiumban. Eleinte a család hagyományainak megfelelően nem a kollégiumban, hanem rokonainál a Kemény-kastélyban lakott, de miután megromlott velük a viszonya, 1826–27 körül annak ellenére átköltözött a bentlakásba, hogy ennek anyagi fedezetét édesanyja csak nehézségek árán tudta előteremteni. Egy fegyelmi ügyet követően 1834 kora tavaszán félbehagyta tanulmányait, és Kolozsvárra költözött. Jurátusként vett részt az 1834-1835-ös kolozsvári országgyűlésen. Kolozsváron 1835 elején barátságot kötött Wesselényi Miklóssal, Kovács Lajossal, Bölöni Farkas Sándorral és Szentiváni Mihállyal. Miután az országgyűlést 1835. február 6-án katonai erővel feloszlatták, és az ellenzéki vezetők ellen per indult, 1835 tavaszán Kapudra költözött édesanyjához, és itt 1837 elejéig vezette a gazdaságot. 1837-ben a marosvásárhelyi királyi táblánál kancellistaként végzett joggyakorlatot. 1839 és 1840 között a bécsi egyetemen beiratkozás nélkül orvostudományi előadásokat hallgatott. 1840 őszén tért vissza Kolozsvárra, ahol 1841–től az Erdélyi Híradó, az erdélyi alkotmányos ellenzék lapjának munkatársa lett. 1842. január 1-től ez Erdélyi Híradó szerkesztője lett Kovács Lajossal és meghonosította a vezércikk műfaját. 1846-ban Magyarországra utazott, és a politikai és irodalmi élet számos jelentős személyiségével találkozott, köztük Petőfivel, aki műveltségével jó benyomást tett rá. 1847-ben együtt szerepeltek az Unió zsebkönyvben. 1848-ban Csengery szerkesztőtársa volt a Pesti Hírlapnál. Petőfivel együtt a Pest megyei Közbátorsági Választmány tagja volt. A népképviseleti országgyűlésen képviselőként, 1849-ben belügyminisztériumi osztályvezetőként dolgozott. Közbenjárt Szemere Bertalannál A honvéd című Petőfi-vers megvételéért. A vereség után hadbíróság elé állították, de felmentették. Kemény Zsigmond életműve az 1850-es évektől teljesedett ki. A Magyar Tudományos Akadémia előbb levelező, majd tiszteletbeli, végül, 1867-ben igazgató tanácsi tagjává választották. 1866-tól a Kisfaludy Társaság elnöke volt.