טשרניחובסקי נולד בכפר מיכאילובקה שבחצי האי קרים בשנת 1875. אביו שהיה חובב ציון ויהודי מסורתי, אשר העניק לבנו חינוך יהודי בחדר מתוקן. בחדר למד טשרניחובסקי הילד עברית וחומש, אך בגיל 10 עבר לבית ספר רוסי ומאז נחשף לתרבות הרוסית ולתרבות העולם.
ב-1898 ראה אור ספר הביכורים שלו "חזיונות ומנגינות" ובשנת 1900 יצא חלקו השני של הספר. בין יצירותיו: "שירים לילדי ישראל", "מחברת סונטות", "עמנואל הרומי". מתרגומיו המוכרים: "הומרוס", "האיליאדה", "אודיסיאה", "הלילה השנים עשר", "עלילות גלגמש" ועוד.
בשנים 1906-1899 למד רפואה בהיידלברג, ושם הכיר את אשתו מלַניה קרלובנה פון גוזיאס-גורבצביץ, בת אצולה רוסיה ופעילה אנרכיסטית, ולשניים נולדה בת. טשרניחובסקי נדד בין ערים רבות כרופא. ובסיום לימודיו עבד כרופא בחרקוב ובקייב. בשנת 1910 עבר לסנקט פטרבורג ופתח בה מרפאה. במלחמת העולם הראשונה שימש כרופא צבאי במינסק ובסנקט פטרבורג. בשנת 1919 עבר לאודסה ושם היה רופא תחת השלטון אזורי והצלב האדום.
ב-1931 הגיע עם משפחתו לתל אביב, והמשיך בפעילותו כרופא וכמשורר. שירתו עוסקת רבות בטבע ובזיקה למיתולוגיה יוונית, והוא כתב מספר רב של סונטות ואידיליות. הוא מדבר רבות בשיריו על אנטישמיות, על היחסים של היהודים עם סביבתם והניגודיות שהם חווים, מצד אחד אכזריות ואנטישמיות ומהצד השני הזדהות. יצירותיו נחשבות עד היום ליצירות מופת וחלקן אף זכו להלחנה מצד אמנים ישראלים רבים.
טשרניחובסקי נפטר בשנת 1943 ונטמן בבית הקברות טרומפלדור בתל אביב.
