Sanat alanında tanınmasının yanında, arkeoloji alanında da birçok çalışmaya katılmış hatta Türkiye sınırları içindeki "İlk Türk Müzesi"nin kurucusu olmuştur.
Babası İbrahim Edhem Bey, Osmanlı Devleti'nde eğitim için Avrupa'ya gönderilen ilk dört gençten biriydi. 2. Mahmud zamanında Sakız Adası'nda çıkan bir isyanda esir alınarak İstanbul'a getirilen babası, Kaptan-ı Derya Hüsrev Paşa'ya köle olarak satılmıştı. 1829 yılında Sultan'nın izni ile Avrupa'ya eğitime gönderildi. Türkiye'ye döndükten sonra 1877 yılında Sadrazamlığa yükseldi.
Osman Hamdi Bey, eğitimli bir ailenin çocuğu olarak 1842 yılında İstanbul'da doğdu. İlkokul eğitimini Beşiktaş'da bir okulda alan Osman Hamdi, 1856'da Mekteb-i Maarif-i Adliye'ye devam etti. 1857 yılında 15 yaşında iken hukuk eğitimi alması için babası tarafından Paris'e gönderildi ve burada 12 yıl kaldı. Paris'de iken aralarında ünlü ressam Jean-Leon Gerome'un da bulunduğu atölyelerde çalışma fırsatı buldu. 22 yaşındayken Paris'te tanıştığı Marie adlı bir kızla evlendi ve 10 sene evli kaldılar. Bu evlilikten iki tane kızları olmuştu.
1869 yılında İstanbul'a döndüğünde Bağdat İli Yabancı İşler Müdürlüğü'ne getirildi. Ardından 1871'de Saray Protokol Müdür Yardımcılığı'na atandı. 1873'de Viyana'da Uluslararası Sergi Komiserliği görevi sırasında ikinci eşi ile evliliğini yaptı.
11 Eylül 1881 tarihinde Müze-i Humayun'da müdürlük görevine atandı. Burada birçok reformlar yaparak batılı anlamda müzeciliği Osmanlıya getirdi.1883 yılında kuruculuğunu üstlendiği Sanayi-i Nefise Mekteb-i Aliye'nin müdürlüğünü yaptı. Yaptığı arkeolojik kazılar ve ülkenin topraklarına ait kültürel değerleri sahiplenme bilinciyle çıkarttığı Asar-ı Atîka Nizamnamesi ile Türk Tarih ve Arkeoloji'sine büyük katkılarda bulundu. yaptığı kazılar arasında Lagita Tapınağı ve İskender Lahiti de bulunmaktadır. Bu büyük eserlerin sergilenmesi için 1891 yılında "ilk türk müze binası" olan İstanbul Arkeoloji Müzesi'ni açtı. Babasının Dahiliye Nazırı olmasından faydalanarak vilayetlere gönderilen genelgeler ile, Anadolu'nun her yerinden eserler istanbul'daki müzeye gönderildi.
Müzeciliğinin yanında ressam olarak da önemli eserler verdi. Resimlerinde Paris'de bulunduğu dönem eğitim aldığı Gerome ve Boulanger'in etkileri görülmektedir. Türk resminde ilk kez figürlü kompozisyonu kullanan ressamdı. Eserlerinde ayrıca oryantalizm etkileri de görülmetedir. Kadın temasını sıklıkla tekrar etmiştir. En ünlü yapıtları ise Kaplumbağa Terbiyecisi(1906) ve Silah Taciri (1908)'dir. "Kaplumbağa Terbiyecisi" adlı resminde Lale Devri'ne ve Sadabat Eğlencelerine dair ipuçları bulunmaktadır. Resimde ayrıca tek ışık kaynağından gelen ışığın ana öğeler üzerinde yoğunlaşması sonucu gereksiz detaylardan arındırıldığı anlaşılmaktadır. Bir diğer önemli resmin olan "Silah Taciri"nde ise kendisini ve oğlunu resmettiği düşünülmektedir. Resimdeki diğer ana öğeler ise tüfekler, kılıçlar ve başlıklardır.
Osman Hamdi Bey'in resimleri bir anlamda batının oryantalizmine bir bakış açısıdır. Batılı uslubu kullanırken, konu olarak kendi kültürünü seçmiştir.
1884 yılında Gebze, Eskihisar Köyü'ndeki köşke karısı Naibe Hanım, oğlu ve kızını da alarak yerleşti. Aile yakınları başta olmak üzere birçok insanın da portre çalışmalarını bu dönemde yaptı. Bugün bu köşk "Osman Hamdi Bey Müzesi" olarak hizmet vermektedir.
24 Şubat 1910'da İstanbul, Kuruçeşme'de vefat eden Osman Hamdi Bey'in mezarı Çinili Köşk'de bulunmaktadır.
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)
