Окончил Институт восточных языков по отделению арабистики (1923) и историко-филологический факультет Ленинградского государственного университета (1924). В 1929 защитил диссертацию «Барон Брамбеус. История Осипа Сенковского».

Псевдоним «Каверин» взят в честь гусара, приятеля молодого Пушкина (выведенного им под собственной фамилией в «Евгении Онегине»).

    Уж тёмно: в санки он садится.
    «Пади, пади!» — раздался крик;
    Морозной пылью серебрится
    Его бобровый воротник.
    К Talon помчался: он уверен,
    Что там уж ждет его Каверин.
    Вошел: и пробка в потолок,
    Вина кометы брызнул ток,
    Пред ним roast-beef окровавленный,
    И трюфли, роскошь юных лет,
    Французской кухни лучший цвет,
    И Стразбурга пирог нетленный
    Меж сыром Лимбургским живым
    И ананасом золотым.

Первый рассказ «Хроника города Лейпцига за 18… год» опубликовал в 1922. В начале 1920-х годов входил в литературную группу «Серапионовы братья». Ранние рассказы написаны на фантастические сюжеты. Обращение к реальной жизни отразилось в романе «Девять десятых судьбы» (1926) и др. В 1927 году принял участие в коллективном романе «Большие пожары», публиковавшемся в журнале «Огонёк».

Роман «Исполнение желаний» (2 кн., 1935—1936) и роман-трилогия «Открытая книга» (1953—1956) посвящены изображению творческого труда, научным исканиям советской интеллигенции. Наибольшую известность приобрел приключенческий роман «Два капитана» (2 кн., 1940—1945, Сталинская премия, 1946), в котором показана советская молодежь. Романы «Открытая книга» и «Два капитана» были экранизированы.

Подписал обращение в защиту Ю. Даниэля и А. Синявского. Подготовил для Четвертого съезда СП СССР (1967) речь «Насущные вопросы литературы», которую ему запретили зачитывать. В 1968 он в «Открытом письме» объявил о разрыве с К. Фединым, когда тот не допустил до читателя «Раковый корпус» Солженицына.


Романы, повести

• «Мастера и подмастерья», сборник (1923)
• «Конец Хазы», роман (1926)
• «Скандалист, или Вечера на Васильевском острове» роман (1928).
• «Художник неизвестен», роман (1931) — один из последних формальных экспериментов в ранней советской литературе
• «Исполнение желаний» роман (книги 1—2, 1934—1936; новая редакция 1973).
• «Два капитана» роман (книги 1—2, 1938—1944;
• «Открытая книга» роман (1949—1956).
• «Семь пар нечистых» повесть (1962)
• «Косой дождь» повесть (1962)
• «Двойной портрет», роман (1967) — рассказывает об уволенном с работы учёном, который по доносу попадает в лагерь
• «Перед зеркалом», роман (1972) — раскрывает судьбу одной русской художницы, особенно останавливаясь на периоде эмиграции, бережно включая в художественное повествование подлинные документы
• «Наука расставания», роман (1983)
• «Девять десятых судьбы»
  

Сказки

• «Верлиока» (1982)
• «Городок Немухин»
• «Сын стекольщика»
• «Немухинские музыканты»
• «Лёгкие шаги»
• «Сильвант»
• «Много хороших людей и один завистник»
• «Песочные часы»
• «Летающий мальчик»
• «О Мите и Маше, о Веселом трубочисте и Мастере золотые руки»
  

Воспоминания, эссеистика

• «Здравствуй, брат. Писать очень трудно...». Портреты, письма о лит-ре, воспоминания (1965)
• «Собеседник». Статьи (1973)
• «Освещенные окна» (1976)
• «Вечерний день». Письма, воспоминания, портреты (1980)
• «Письменный стол». Воспоминания, письма, эссе (1984)
• «Счастье таланта» (1989)
  

• 1955 — «Два капитана» (реж. Владимир Венгеров).
• 1973 — «Открытая книга» (реж. Владимир Фетин).
• 1976 — «Два капитана» (реж. Евгений Карелов).
• 1977—1979 — «Открытая книга» (реж. Виктор Титов).
• 1978 — Поворот — (реж. Вадим Абдрашитов).
• 1981 — «Немухинские музыканты» (реж. Мария (Мариэта) Муат).
• 2001 — мюзикл «Норд-Ост» (по роману «Два капитана», авторы Алексей Иващенко и Георгий Васильев)