De origen montañés (la casa solariega estaba cercana al pueblo de Cabezón de la Sal), era hijo de un brigadier y se le destinaba en principio a la profesión militar, aunque desde muy joven comenzó a mostrar su inclinación literaria y su actividad como periodista y llegó en poco tiempo a ser redactor de prestigiosas publicaciones de entonces, como La Primavera, El Heraldo, La Ilustración, El Occidente, La Época, Semanario Pintoresco Español y la Revista de España, donde tuvo la sección extranjera por muchos años.
Con la llegada de la Restauración y el ascenso al poder de su amigo personal Cánovas del Castillo, líder del Partido Conservador, inicia su carrera política en 1875 como director general de Contribuciones para a continuación obtener acta de diputado en el Congreso por la circunscripción de Murcia en las elecciones de 1876 y 1879.
En las sucesivas elecciones celebradas entre 1881 y 1898 obtendrá un escaño por Lugo.
Durante su etapa como diputado continuará ocupando toda una serie de altos cargos públicos y políticos, regidos por los vaivenes ideológicos provocados por el «turno de partidos» entre su propia formación política y el Partido Liberal de Sagasta.
A pesar de ocupar cargos de alto nivel, Fernando Cos-Gayón mantuvo toda su vida su faceta literaria y periodística, siendo académico de la Real Academia de Ciencias Morales y Políticas y publicando artículos, libros, manuales y crónicas de forma constante hasta su muerte.