Родился в семье священника Александра Шаргунова, преподавателя Московской духовной академии. Дед по отцовской линии, Иван Шаргунов, погиб на фронте под Ленинградом. Окончил факультет журналистики МГУ им. Ломоносова в 2002 году. Начал публиковаться в журнале «Новый мир» в 19 лет. В 21 год получил премию «Дебют» за повесть «Малыш».

Политическую карьеру начал помощником депутата Госдумы от КПРФ Татьяны Астраханкиной. Работал в «Новой газете» с Юрием Щекочихиным. Состоял в партии «Родина», затем в «Справедливой России». В 2016 году избран депутатом Госдумы по списку КПРФ, переизбран в 2021 году. По данным «Ведомостей» (декабрь 2025), возможно, не станет баллотироваться в новый созыв в сентябре 2026 года.

Вёл авторскую программу «Двенадцать» на «России-24» и литературную передачу «Открытая книга» на телеканале «Культура». С 2019 года — главный редактор журнала «Юность».

Основные произведения: «Малыш» (2001), «Ура!» (2003), «Птичий грипп» (2008), «Книга без фотографий» (2011), «1993. Семейный портрет на фоне горящего дома» (2013), «Катаев. Погоня за вечной весной» (2016, серия «ЖЗЛ»), «Свои» (2018), «Попович» (2026).

Роман «Попович» вышел в марте 2026 года в «Редакции Елены Шубиной» (АСТ), 608 стр., тираж 5 000 экз. Автор работал над ним с 2018 года. Роман автобиографичен: Шаргунов сам является «поповичем» — сыном священника. Главный герой — семнадцатилетний Лука Артоболевский, сын московского настоятеля, переживающий кризис веры, конфликт с отцом и побег из дома. Действие разворачивается между Москвой и Забайкальем. На презентации на ярмарке non/fictioNвесна Шаргунов отметил, что идея романа возникла после знакомства с книгой Лори Манчестер «Поповичи в миру», и что вторая часть была полностью переписана перед сдачей.

Премии: «Дебют», «Эврика», Государственная премия Москвы, итальянские премии Arcobaleno и «Москва — Пенне», Горьковская литературная премия, «Большая книга». Дважды финалист «Национального бестселлера». Книги переведены на итальянский, английский, французский, сербский, арабский и китайский языки.