Református, középbirtokos családból származott, apja Nyáry Pál megyei hivatalnok, anyja Beretvás Erzsébet volt. Az elemi iskolát Nagykőrösön, a gimnáziumot Debrecenben végezte. Pesten jogot tanult, majd ügyvédi vizsgát tett. Előbb Pest-Pilis-Solt vármegye tisztviselőjeként, majd 1838-tól főjegyzőként dolgozott, 1845 és 1848 között pedig helyettes alispán lett. A Nemzeti Színház megalapításánál fáradozott, rövid ideig a Pesti Magyar Színház igazgatója volt (1839. január-április). Az operaháború és Schodelnével (1811-1854), a kiváló operaénekesnővel való viszonya miatt lemondott. 1848. március 15-e délutánján már jórészt ő irányította az eseményeket. Tagja a Közbátorsági Bizottmánynak, részt vett a tömeggyűléseken. Barátságot kötött Petőfivel. A Nép Barátja előkészítő választmányának elnöke volt. A Képviselőházban Petőfi mellé állt a követválasztási ügyben. Az országgyűlésen a ráckevei körzet képviselőjeként, a radikális ellenzék egyik vezetőjeként ténykedett. 1848. szeptember 22-től 1849. április 14-ig az Országos Honvédelmi Bizottmány tagja, október 8-tól helyettes elnöke volt. A Debrecenbe áthelyezett országgyűlésen nagy szerepet vitt a tanácskozásokban, Kossuth politikájától azonban mindinkább eltért és a kevésbé radikális Békepárt egyik vezértagja lett. Petőfi mindig fordulhatott hozzá zavaros katonai ügyeiben. A már elvált és fölvállalt élettársa, Schodelné 1849. június 27-én lépett fel utoljára a színpadon, utána a nyáregyházi birtokra költözött. Csak néhány hetet tölthettek együtt. A szabadságharc veresége után halálra ítélték, majd a büntetést hét év várbörtönre változtatták, melyet a csehországi Josephstadtban töltött le. 1856-ban, az általános amnesztiával szabadult, visszavonult vidékre és gazdálkodással foglalkozott. 1860-tól újra alispán lett, 1867-től országgyűlési képviselőként, az ellenzéki balközép tekintélyes tagjaként ténykedett. Mindenki számára váratlanul öngyilkos lesz, az őt búcsúztató Jókai szerint anyagi okokból.

A régi római katolikus főnemesi gróf zicsi és vázsonykeői Zichy családnak a leszármazottja volt. Szülei gróf zicsi és vázsonykeői Zichy Károly (1785–1876) császári és királyi kamarás, földbirtokos és gróf németújvári Batthyány Antónia (1789–1825) voltak, testvérei közül a legismertebb húga, Károlyi Györgyné Zichy Karolina. 1834. december 4-én kötött házasságot gróf Batthyány Lajossal, akitől három gyermeke született. Testvérével, Karolinával jelentős szerepet játszottak az 1839/40-es országgyűlésen a főrendi ellenzék törekvéseinek támogatásában. A védegyleti mozgalomnak szinte jelképeivé váltak. Az 1844-es pozsonyi országgyűlés november 13-i berekesztése után, 15-én hajóval érkeztek Pestre. Az ifjúság, köztük Petőfi Sándor fáklyászenét adott a tiszteletükre, és este 10 óra tájban, előbb Batthyányné, majd Károlyiné házához vonultak. Az ünnepeltek az erkélyükről szóltak a fiatalokhoz. A magánéleti válságok ellenére mindvégig kitartott férje mellett. Batthyány Lajos vértanú halála után Svájcba emigrált. 1856-ban tért haza, de az új rendszerrel soha nem békélt meg. Amikor Elemér fia megismerkedett Marie Louise von Wallersee grófnével, Erzsébet királyné unokahúgával, és feleségül akarta venni, a Habsburg-ellenes Batthyányné nem támogatta a frigyet a menyasszony származása miatt. A házasság végül meghiúsult.

Apja Sárkány Sámuel evangélikus lelkész, anyja Clementis Apollónia volt. Sárszentlőrincen végezte a gimnázium első két évét, Petőfivel közösen egy esztendőt, Aszódon pedig a harmadik és negyedik tanévet. Itt együtt lakott Petőfivel. Utána a selmeci líceumban tanult, majd Pozsonyba ment teológiát hallgatni. 1840 és 1844 között a jénai egyetemen tanult. Temesváron Feldinger Frigyes mellett nevelő-felolvasó állást vállalt, és beutazta vele Németországot, Franciaországot és Angliát. Utazásai során megtanult franciául. 1847-ben avatták lelkésszé. Apja mellett segédlelkészként szolgált, majd annak halála után a pilisi egyház lelkészévé választják. Kiváló hitszónok volt, e minőségében Nyáry Pál figyelmét is felkeltette. 1868-ban esperessé, majd főesperessé léptették elő, 1872-ben kinevezték a kerületi gyámintézet elnökévé. 1890-ben a bányai egyházkerület püspöke lett. 1895-től a főrendiház tagjai közé lépett. 1897. február 9-én, amikor lelkészi pályafutásának ötven éves jubileumát ünnepelte, Ferenc József «ilenczfalvi» előnévvel megerősítette régi nemességét. 1905-ben lemondott püspöki tisztéről. Petőfi 1837 januárjában Aszódról írt levelet „Száminak” melyben utalt a korábbi veszekedésekre és haragvásokra, de „vígabb lenne, ha együtt járhatnánk”.