1842 yılında İstanbul'da doğdu. 1860'da hukuk öğrenimi için Paris'e gitti. Hukuk öğreniminin yanı sıra o dönemim ünlü ressamlarının atölyelerinde çıraklık yaparak iyi de bir resim eğitimi aldı.
1869 yılında Bağdat Yabancı İşler Müdürlüğü''ne atandı. 1871'de İstanbul'a geri dönünce sarayda çalıştı. 1881'de Müze-i Hümayun (İmparatorluk Müzesi)'a atandı. Bu görevi ile Türk müzeciliğinin parlak dönemleri başladı. 1883 yılında Güzel Sanatlar Akademisi Sanayi-i Nefise Mekteb-i Alisi'ni ve İstanbul Arkeoloji Müzesi'ni kurdu ve müdürlüklerini üstlendi. 1884'te o güne kadar hiç gündeme gelmemiş olan ve çokça kayıp verilmiş olunan bir zaafı, antik eserlerin yurt dışına çıkarılmasını yasaklayan Asr-ı Atîka Nizamnâmesini çıkarttırark yürürlüğe soktu.
Osman Hamdi Bey, Nemrut Dağı, Lagina ve Sayda'da arkeolojik kazılar gerçekleştirdi. Sayda'da yaptığı kazılarda bulduğu, arkeoloji dünyasının başyapıtlarından sayılan, aralarında İskender Lahiti'nin de bulunduğu bir takım antik eserler çıkardı. Burada bulunan eserler bugün Osman Hamdi Bey'in bulmuş olduğu birçok eser gibi, kendisinin temellerini attırdığı İstanbul Arkeoloji Müzesi'nde sergilenmektedir.
Bazı Önemli Eserleri
Kahve Ocağı (1879)
Haremden (1880)
İki Müzisyen Kız (1880)
Kuran okuyan Kız (1880)
Çarşaflanan Kadınlar (1880)
Vazo Yerleştiren Kız (1881)
Gebze'den Manzara (1881)
Çekik Gözlü Kız-Tevfika (1882)
Türbe Ziyaretinde İki Genç Kız I
Türbe Ziyaretinde İki Genç Kız II (1890)
Feraceli Kadınlar (1904)
Pembe Başlıklı Kız (1904)
Kaplumbağa Terbiyecisi (1906)
Mimozalı Kadın (1906)
Şehzade Türbesinde Derviş (1908)
Silah Taciri (1908)
Beyaz Entarili Kız (1908)
Sarı Kurdeleli Kız (1909)
Kaplumbağa terbiyecisi
Leylak Toplayan Kız