Новоселов Константин Сергеевич родился 23 августа 1974 г. в Нижнем Тагиле (Свердловская область). Отец, Сергей Викторович, работал инженером на Уралвагонзаводе, мать, Татьяна Глебовна, - учителем английского языка. В настоящее время родители проживают в Москве.
Учился в нижнетагильской школе № 39, директором которой был его дед Виктор Константинович, в этой же школе преподавала мать. В шестом классе занял первое место в Свердловской областной олимпиаде по физике, в 1990 и 1991 гг. участвовал во Всесоюзных олимпиадах по физике и математике (входил в десятку сильнейших). Параллельно в старших классах обучался в заочной физико-технической школе Московского физико-технического института (МФТИ).
В 1997 г. окончил с отличием факультет физической и квантовой электроники МФТИ по специализации "наноэлектроника".
Доктор философии (PhD). В 2004 г. в защитил в Университете Неймегена (University of Nijmegen, Нидерланды) диссертацию на тему "Создание и применение мезоскопических микрозондов на основе квантового эффекта Холла".
С 1997 г. по 1999 г. - аспирант Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН) в Черноголовке Московской области.
В 1999 г. переехал в Нидерланды и начал работать в лаборатории высокого магнитного поля Университета Неймегена, где его научным руководителем стал Андрей Гейм (выпускник МФТИ, в конце 1980-х - сотрудник ИПТМ РАН).
В 2001 г. вместе с Геймом переехал на работу в Великобританию. Был принят в Манчестерский университет (University of Manchester) на должность научного сотрудника.
Занимается исследованиями в области мезоскопической физики и нанотехнологий. В 2000 г. был одним из авторов исследования свойств сверхпроводников размерами менее одного микрометра. В 2003 г. вместе с Геймом создал липкую ленту с использованием механизма прилипания лап геккона.
Основным научным достижением Константина Новоселова являются исследования графена - новой аллотропной (отличной по свойствам и строению) модификации углерода, перспективного материала для наноэлектроники. В 2004 г. Новоселов и Гейм впервые в истории смогли в лабораторных условиях получить из графита графеновую пленку толщиной в один атом.
Является профессором школы физики и астрономии Манчестерского университета. По состоянию на 2014 г., преподает курс "Передовые рубежи физики твердого тела".
За "основополагающие эксперименты с двумерным материалом графеном" 5 октября 2010 г. Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике (вместе с Геймом). Стал самым молодым нобелевским лауреатом по физике за последние 37 лет (с 1973 г.) и единственным на 2010 г. лауреатом во всех областях, родившимся позднее 1970 г.
Командор ордена Нидерландского льва (2010; за выдающийся вклад в нидерландскую науку). За заслуги перед наукой удостоен звания рыцаря-бакалавра (присвоено 31 декабря 2011 г. указом королевы Елизаветы II). Посвящен в рыцари ордена Британской империи: торжественную церемонию в Букингемском дворце провела в мае 2012 г. дочь королевы Великобритании принцесса Анна.
Лауреат европейской премии Николаса Курти (Nicholas Kurti European Prize; 2007; за работы в сфере исследования низких температур и магнитных полей). В 2008 г. за открытие графена получил приз "Еврофизика" (Europhysics Prize).
С 2011 г. член (феллоу) Лондонского королевского научного общества, в 2013 г. награжден его медалью Леверхульма (Leverhulme Medal) за работы над графеном.
С 2013 г. - иностранный член Болгарской академии наук.
Почетный профессор МФТИ (2010).
Автор более 190 научных статей. По версии аналитического агентства Thomson Reuters, в 2014 г. Константин Новоселов входит в число самых цитируемых ученых мира.
Проживает в Манчестере, является гражданином России и подданным Великобритании.
Супруга - Ирина, микробиолог. Дочери-близнецы - Виктория и Софья (2009 г.р.).
Любит играть на пианино.