Обучался в Академической гимназии и Академическом университете, а в 1785 году был отправлен в Геттинген, для изучения минералогии. В 1789 году был избран адъюнктом по кафедре минералогии, а в 1793 году возведён в звание академика или профессора минералогии, и в этом звании оставался до самой смерти.
Как учёный, Севергин стоял на высоте современного ему развития естествознания в европейском учёном мире, постоянно изучал природу России, обогащал русской научную литературу и распространял знания в русском обществе. Главной задачей минералога и вообще натуралиста Севергин считал самую строгую точность в наблюдениях и описаниях с уклонением от всяких произвольных теорий, которые, в конце концов, приносят лишь вред. Многочисленные мемуары и статьи Севергина написаны по-русски и лишь некоторые из них по-латыни и по-французски. В статьях излагаются предметы, относящиеся к области минералогии, физики, химии, физики Земли, технологии сельского хозяйства. В них он высказывал мысль о тесной связи минералогии с химией. В трудах Севергин следовал Гаюи в минералогии и Лавуазье — в химии. Он также много содействовал образованию и обогащению русской научной терминологии: ему, например, принадлежит термин «окисление».
Кроме своих учено-литературных трудов Севергин способствовал распространению научных знаний и с помощью публичных лекций, читанных им в конце 90-х годов XVIII века. В начале XIX века он совершил три путешествия по России, во время которых главное внимание обратил на предметы, относящиеся к области естественных наук, преимущественно минералогии. Севергин принимал деятельное участие в периодической литературе: он помещал свои статьи в «Новых ежемесячных сочинениях» и «Трудах вольного экономического общества». Севергин был также одним из активных сотрудников и главным редактором издававшегося с 1804 года Академией наук «Технологического журнала», который в 1816 году был переименован в «Продолжение технологического журнала». Кроме оригинальных сочинений, Севергину принадлежит ряд переводов с иностранных языков: так, он перевёл «Химический словарь» Луи-Каде (4 тома, 1810—13), «Ботанику» Жилибера (3 тома), «Химические основания ремесел и заводов» Гмелина (2 тома, 1803), «Начальные основания физики» Кузена (1800) и других. Заслуги Севергина как переводчика заключаются в том, что он при переводе делал различные добавления на основании новейших открытий. Кроме того, он давал критическую оценку трудов и воззрений иностранных авторов, делал добавления в сведениях, касающихся России. Севергин принимал также участие, по поручению академии, в переводе сочинения Зульцера «Allgemeine Theorie der sch?nen K?nste», долго считавшегося образцовым в области эстетики и теории словесности, и в переводе «Путешествия скифа Анахарсиса» Бартелеми. Он же написал два похвальных слова: одно, посвященное Минину и Пожарскому (СПб., 1807), другое — Ломоносову (СПб., 1805). Севергин принимал участие в составлении академического словаря.
В 1802 году академик побывал в Белоруссии. В следующем, 1803 году, были опубликованы его «Записки путешествия по западным провинциям российского государства», в которых наряду с минералогическими и почвенными сведениями встречаются описания растительности, а в конце книги помещена «Flora Grodnensis», или «Роспись растениям, произрастающм в окрестностях г. Гродно, собранным Жилибером и расположенным по системе Линнея».
Полный список сочинений и статей Севергина, как напечатанных, так и оставшихся в рукописи, приведен у М. И. Сухомлинова в «Истории Российской Академии» (т. IV, СПб., 1878).