Георгий Седов родился на хуторе Кривая Коса в 1877 году (область Войска Донского, сейчас – Новоазовский район Донецкой области).

С 8 лет Георгий ловил с отцом рыбу и выходил на поденную работу в поле. Окончил церковно-приходскую школу, затем работал батраком и приказчиком в магазине на родном хуторе. Мечтал об учёбе в мореходной школе, но родители были против. В 1894 году сбежал из дома и направился в Ростов-на-Дону, где поступил в мореходные классы. Когда мать и отец узнали об успехах сына в учебе, они поменяли свое отношение к его отъезду. В 1899 году Георгий Седов стал штурманом дальнего плавания, сначала работал на гражданских судах, затем перешел на службу в военно-морской флот.

В 1902 году Георгий Седов отправился в гидрографическую экспедицию, которая изучала остров Вайгач (граница Карского и Баренцева морей), а также окрестности Новой Земли и устье реки Кары. Был назначен помощником начальника экспедиции
В перерыве между научными экспедициями Седов участвовал в Русско-японской войне. Был сначала ревизором, а затем и капитаном миноноски в составе Сибирской военной флотилии.

В 1909 году отправился в Чукотскую экспедицию - руководил исследованием устья реки Колымы и удобных морских подходов к ней. После этой экспедиции Седов был принят члены Русского географического общества.

В 1911 году Седов планировал новую экспедицию в восточную часть Арктики, но его направили исследовать Каспийское море. Георгий Яковлевич принял это распоряжение с неудовольствием – его манили холодные широты. Однако задание он выполнил с привычной добросовестностью и по возвращении получил чин капитана.

В 1912 году Седов решил отправиться на Северный полюс. Изначально экспедиция была поддержана правительством, но при детальном рассмотрении комиссия отказалась выделять средства. Замысел посчитали нереальным. Вместо 50 тысяч рублей из казны Седов собрал более 40 тысяч рублей добровольных пожертвований и арендовал старую парусно-паровую шхуну под названием «Святой великомученик Фока».

При подготовке к экспедиции было допущено немало ошибок, имевших впоследствии большое значение. Из-за нехватки времени течь в корпусе старой шхуны не была полностью отремонтирована. Седову не удалось найти радиста, поэтому радиостанцию оставили в Архангельске. Не удалось отыскать и необходимое количество ездовых собак. Кроме того из-за недостаточной грузоподъемности «Святого великомученика Фоки» было решено оставить на берегу часть топлива, провизии и снаряжения, включая примусы. Незадолго до отплытия капитан, его помощник, боцман, штурман, первый и второй механик отказались выходить в море из-за явной неготовности к столь серьезному путешествию. Георгию Седову пришлось в спешке набирать новую команду.

14 августа 1912 года шхуна вышла в море. Запасов угля должно было хватить примерно на 25 дней хода. По пути судно попало в шторм и потеряло часть груза. 15 сентября оно натолкнулось на непроходимые льды. Георгий Яковлевич понял, что Земли Франца-Иосифа в этом году достичь не удастся, и приказал оставаться на зимовку. Зимовать пришлось в непростых условиях: у экипажа не хватало теплой одежды, а закупленные в спешке продукты оказались испорченными.

Зимовка продолжалась 352 дня, в ходе которых члены экспедиции исследовали Северный остров Новой Земли. 3 сентября 1913 года судно смогло высвободиться из льдов и добраться до острова Нортбрук (Земля Франца-Иосифа). Экспедиция направилась дальше, но из-за нехватки припасов, исследователям пришлось остановиться на вторую зимовку у острова Гукера. Топлива и продовольствия не хватало, почти все члены экипажа заболели цингой. Избежали ее только 7 человек, которые ели мясо собак и добытых моржей, а также пили горячую медвежью кровь. Георгий Седов был в числе тех, кто отказался от такой еды.

2 февраля 1914 года Георгий Седов с двумя матросами отправился к Северному полюсу на собачьих упряжках. К этому моменту Георгий Яковлевич уже был серьёзно болен. За 18 дней пути он смог добраться до острова Рудольфа (самый северный остров Земли Франца-Иосифа). Здесь Георгий Седов и скончался.