Константин родился в Москве в купеческой семье, официально зарегистрированной как «крестьяне Владимирской Губернии». Его отец, Алексей Михайлович Коровин, получил университетскую степень и больше интересовался искусством и музыкой, чем семейным бизнесом, созданным дедом Константина. Старший брат Константина Сергей Коровин был известным художником-реалистом. Относительно Константина Илларион Прянишников был также выдающимся художником и преподавателем в Московском училище живописи, ваяния и зодчества.
В 1875 году Коровин поступил в Московское училище живописи, скульптуры и архитектуры, где учился у Василия Перова и Алексея Саврасова. Его брат Сергей уже учился в школе. В студенческие годы, Коровин подружился с однокурсниками Валентином Серовым и Исааком Левитаном, с которыми поддерживал дружбу на протяжении всей своей жизни.
В 1881-1882 годах Коровин провел год в Императорской Академии Художеств в Санкт-Петербурге, но через 3 месяца вернулся разочарованным в методах преподавания.
Сразу же поступил в Московскую школу живописи, скульптуры и архитектуры. Учился в школе у нового учителя Василия Поленова до 1886 года.
Поленов познакомил Коровина с Абрамцевским кругом Саввы Мамонтова: Виктором Васнецовым, Аполлонием Васнецовым, Ильей Репиным, Марком Антокольским и другими. Любовь группы к стилизованной русской тематике отражена в картине Коровина «Северная идиллия» (1892, ГТГ). В 1885 году Коровин работал на опере с. и. Мамонтова, проектирование оформление сцены Джузеппе Верди «Аида», Лакме Делиб Лео и Кармен Жорж Бизе.
В 1888 Коровин ездил с Мамонтовым в Италию и Испанию, где он создал картину «У балкона. Испанки Леонора и Ампара» (1888—1889). Константин путешествовал по России, Кавказу и Средней Азии и выставлялся вместе с Передвижниками. Он рисовал в импрессионистском, а позже в стиле модерн.
В 1890-х годах Коровин стал членом художественной группы «Мир искусства».
Последующие работы Коровина сильно повлияли на его путешествия на север. В 1888 году он был очарован суровыми северными пейзажами, видимыми на побережье Норвегии и Северном море.
Его вторая поездка на север, с Валентином Серовым в 1894 году, совпала со строительством Северной железной дороги. Коровин написал большое количество пейзажей: «Гавань в Норвегии», «Ручей святого Трифона в Печенге», «Геммерфест. Северное сияние», «Мурманский берег» и других. Картины построены на нежной паутине оттенков серого. Этюдный стиль этих произведений был характерен для искусства Коровина 1890-х годов.
Используя материалы своего путешествия, Коровин спроектировал и оформил павильон «Крайний Север» на Всероссийской выставке 1896 года в Нижнем Новгороде.
Он написал десять больших полотен для павильона, а также, изображая различные аспекты жизни в северном и арктическом регионах. После закрытия выставки полотна были размещены на Ярославском железнодорожном вокзале в Москве. В 1960-е годы они были восстановлены и переданы Третьяковской галерее.
В 1900 году Коровин спроектировал центральноазиатский участок павильона Российской империи на Парижской всемирной ярмарке и был удостоен почетного легиона французским правительством.
В 1902 году К. Коровин покупает у Саввы Мамонтова участок земли и строит дом в деревне Охотино (Переславский район Ярославской области). Чуть позже, часть земли, так называемую Ратухинскую пустошь, у него выкупает Фёдор Шаляпин, и по проекту Коровина также строит себе дом.
В начале 20-го века, Коровин сфокусировал свое внимание на театре. Переехал из оперы Мамонтова в Мариинский театр в Санкт-Петербурге. Отойдя от традиционного декора сцены, который лишь обозначил место действия, Коровин произвел декор настроения, передав общие эмоции спектакля. Коровин создавал декорации для драматических постановок Константина Станиславского, а также опер и балетов Мариинского театра. Он сделал сценическое оформление для таких Мариинских постановок, как «Фауст» (1899), «Конёк-горбунок» (1901), «Садко» (1906), прославившихся своей выразительностью.
В 1905 году Коровин стал академиком живописи, а в 1909-1913-профессором Московской школы живописи, скульптуры и архитектуры.
Одна из любимых тем художника был Париж. Он написал «Парижское кафе» (1890-е), «Кафе де ля Пэ» (1906), «Площадь Бастилии» (1906), «Ночной Париж, итальянский бульвар» (1908), «Ночной Карнавал» (1901), «Париж вечером» (1907) и другие.
Во время Первой Мировой Войны Коровин работал консультантом в штабе одной из русских армий и часто был замечен на линии фронта. После Октябрьской революции Коровин продолжает работать в театре, занимается проектированием постановок «Валькирия» Рихарда Вагнера и «Зигфрид», а также Петра Ильича Чайковского «Щелкунчик» (1918-1920).
В 1923 году Коровин переехал в Париж по совету наркома образования Анатолия Луначарского, чтобы вылечить его состояние сердца и помочь его сыну-инвалиду. Должна была состояться большая выставка произведений Коровина, но работы были украдены, а Коровин остался без гроша. На протяжении многих лет он выпускал многочисленные «Русские зимы» и «Парижские бульвары» только для того, чтобы свести концы с концами.
В последние годы своей жизни он выпускал сценические проекты для многих крупных театров Европы, Америки, Азии и Австралии, самый известный из которых - его декорации для постановки Туринского оперного театра «Золотой петушок» Николая Римского-Корсакова.
Коровин скончался в Париже 11 сентября 1939 года.
