Живописец, график. Учился в МУЖВЗ (1903–1915) у А.Е. Архипова, Н.А. Касаткина, К.А. Коровина, В.А. Серова сначала на живописном отделении, с 1910 - на архитектурном. С 1909 - участник выставок (ученическая МУЖВЗ). В 1915 окончил учебу, получив дипломы художника 1-й степени и архитектора. Участвовал в оформлении города Козлова к революционным праздникам, выполнил ряд панно для фронтовых красноармейских организаций. Работал декоратором в местном театре. Экспонировал свои работы на выставке общества «Свободное творчество» (1918) в Москве. В 1925 поселился в Москве. Вступил в АХРР, став одним из наиболее деятельных членов Ассоциации. Писал пейзажи, портреты, картины историко-революционной тематики. В 1920-х выполнил ряд работ, посвященных командирам Красной Армии и несколько портретов В.И. Ленина. С 1932 - член СХ СССР; входил в состав правления, в 1938–1940 - председатель правления МОСХ, в 1939-1954 - председатель оргкомитета Союза художников. В 1930-х выполнил ряд портретов И.В. Сталина: «Выступление И.В. Сталина на XVI съезде ВКП(б)» (1933), «Сталин среди командиров 1-й Конной армии» (1936), «И.В. Сталин и К.Е. Ворошилов в Кремле» (1938), «И.В. Сталин и А.М. Горький в Горках» (1939). Создал также портреты балерины О.В. Лепешинской, актрисы А.К. Тарасовой, артиста И.М. Москвина, полярника И.Д. Папанова и другие. В 1934 совершил творческую поездку по городам Западной Европы, побывал в Берлине, Риме, Неаполе, Флоренции, Венеции, Стамбуле, Париже, выполнил множество акварельных этюдов и зарисовок. Принимал участие во многих групповых выставках в СССР и за рубежом с 1925 года. Был удостоен Гран-при на Всемирной выставке в Париже (1937) за картину «Первая конная армия», а также бронзовой медали на Всемирной выставке в Брюсселе (1958) за портрет Ф.А. Гедике и «Групповой портрет старейших советских художников - И.Н. Павлова, В.Н. Бакшеева, К. Бялыницкого-Бирули, В.Н. Мешкова». В 1936 провел отчетную персональную выставку в Москве. В 1943 первым из советских художников был удостоен звания народного художника СССР. Четырежды награждался Сталинской премией: в 1941 - за картину «И.В. Сталин и К.Е. Ворошилов в Кремле» (1938), в 1943 - за картину «Гимн Октябрю (торжественное заседание партийной общественности Москвы)» (1942), в 1946 - за «Групповой портрет старейших советских художников» (1944), в 1949 - за картину «И.В. Сталин у гроба А.А. Жданова» (1948). В 1951 получил ученую степень доктора искусствоведения. Награжден орденами В.И. Ленина и Трудового Красного знамени. В 1947-1952 работал над иллюстрациями к повести Н.В. Гоголя «Тарас Бульба». В 1949-1960 руководил творческой мастерской Академии художеств СССР, многие живописные полотна этого времени («Великая клятва», 1950–1951) выполнялись коллективно. В 1947 - 1957 занимал пост президента Академии художеств СССР. Творчество Герасимова представлено во многих музейных собраниях, в том числе в Государственной Третьяковской галерее, Государственном Русском музее, Государственном Историческом музее, Государственном музее современной истории России, Национальном художественном музее республики Беларусь в Минске, ряде региональных музеев. В Мичуринске (бывш. Козлов) действует Дом-музей Герасимова.