Художник родился в Благовещенске-на-Амуре, куда его родители приехали на приработки из села Покровское Томской губернии. В 1920 в городе открылось Художественно-промышленное училище, и Федор начал посещать его наряду с учебой в средней школе. С 1923 работал иллюстратором в областных газетах "Амурская правда" и "Молодая гвардия".

Подобно многим современникам, в середине двадцатых по путевке губкома комсомола отправился на учебу в Москву, в недавно созданные Высшие художественно-технические мастерские. В числе его учителей на графическом факультете Вхутемаса-Вхутеина были Владимир Фаворский, Николай Купреянов, Петр Львов, Петр Митурич; среди "музейного" искусства Семенов-Амурский в годы учебы особо выделял для себя Михаила Врубеля. Работ двадцатых-тридцатых годов сохранилось мало: служба в Красной Армии и поденный труд в издательствах не позволили сберечь многие графические листы, выполненные в любимой с юности технике рисунка тушью. К тому же, требовательный к себе художник не раз переписывал или уничтожал собственные произведения, казавшиеся несовершенными.

Семенов-Амурский старался следить за процессами в мировом искусстве, а с некоторыми его представителями (например, с Пабло Пикассо), вполне всерьез, хотя и заочно, соревновался. В живописи Семенова-Амурского присутствует влияние французской традиции - импрессионистов, Матисса и Ван Гога; анализу их творческого метода посвящены сохранившиеся записи художника. Изучение египетского и византийского искусства, не менее внимательное отношение к рисункам детей позволили художнику отказаться от трехмерности изображений, возникающих в графике и на холстах.

Несмотря на то, что послевоенные годы - период творческого расцвета художника, именно в это время его произведения почти исчезли с выставок, а все творчество, как недостаточно отвечающее господствующему стилю искусства "советских передвижников", получило ярлык формализма. В чем-то этот ярлык соответствовал содержанию творчества: свойства изображения занимали Семенова-Амурского гораздо сильнее сюжета. "Самим сюжетом давно пресытились из-за его стародавности…"

И все же, сегодня кажется странным, что декоративные и изысканные по цвету пейзажи, как и натюрморты, и жанровые композиции, могли восприниматься "угрозой" для официозной живописи в духе Лактионова или Решетникова.