Историк русской литературы и общественной мысли, литературный критик, библиограф, библиофил. В политических партиях не состоял.
Из семьи директора банка. Учился в петербургской гимназии, в Медико-хирургической академии. В 1879 г. окончил юридический факультет Петербургского университета, работал помощником присяжного поверенного. Экстерном сдал экзамены по историко-филологическому факультету Юрьевского университета. Служил в правлении железной дороги. Преподавал в высших учебных заведениях.
Литературную и научную деятельность начинает в студенческие годы. С 1872 г. печатает статьи, рецензии, заметки в газетах и журналах, посвящённые текущей русской литературе, проблемам зарубежной литературной жизни, общественного и литературного движения в России, истории славянских народов.
Взгляды Венгерова складываются под влиянием народничества. С 1881 г. редактирует народнический журнал «Устои». Привлекает внимание цензуры. В 1882-1895 гг. находился под негласным надзором полиции.
Первое крупное литературоведческое исследование Венгерова – «Русская литература в её современных представителях. Критико-биографические этюды. И.С. Тургенев» (первое издание — 1875 г). Книга «История новейшей русской литературы. От смерти Белинского до наших дней» (1885), полная размышлений о гражданственности русской литературы и сочувствия революционному движению, запрещена в России. В лекциях «Основные черты истории русской новейшей литературы» (1889 г.) ставятся проблемы мирового значения русской литературы XIX в., обосновываются принципы её периодизации. Труды Венгерова встречали поддержку передовых кругов русской общественности и преследования со стороны официозной реакционной критики.
Наиболее известные работы Венгерова: «Критико-биографический словарь русских писателей и учёных» (с участием широкого круга исследователей), «Источники словаря русских писателей», «Русские книги», «Предварительный список русских писателей и учёных и первые о них справки». В 1891-1897 гг. выступает редактором отдела литературы и автором более 100 статей «Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона».
Также Венгеров читал лекции по истории русской литературы в Петербургском университете, а в 1906 г. создал при университете Пушкинский семинарий. Выступал с лекциями и в других городах. Действительный член Общества любителей российской словесности. Член Русского библиологического общества. Владелец собрания книг. Участник работы Литературного фонда, в 1916-1919 гг. – его председатель.
С мая 1917 г. – директор Российской книжной палаты, созданной по его инициативе. Сразу после Октябрьской революции 1917 г. возглавил продолжавшуюся некоторое время забастовку служащих палаты. В начале 1918 г. добился от наркома просвещения А.В. Луначарского принятия декрета об обязанности типографий доставлять экземпляры всех печатных изданий в Российскую книжную палату и её отделения. Преподавал во Втором государственном университете, читал популярные лекции рабочим и красноармейцам. Приветствовал прогрессивные начинания советского правительства: организацию государственной библиографии, пропаганду книги в обществе, ликвидацию безграмотности широких масс населения.