Сын церковного историка, профессора Московской духовной академии Николая Фёдоровича Каптерева (1847—1917) и жены его Веры Сергеевны Смирновой (1856—1942).
Окончил Сергиево-Посадскую гимназию и естественное отделение физико-математического факультета (1911) Императорского Московского университета. В дальнейшем учился на философском отделении историко-филологического факультета.
Работал в Зоологическом институте Московского университета в лаборатории профессора Н. Зографа. Летом 1912 года проводил гидробиологические исследования в Кунгуре Пермской губернии. Попутно описал Дивью пещеру на Колве, Кунгурскую ледяную пещеру и две пещеры на правом берегу р. Чусовой, около с. Куликово.
В 1910-х годах сотрудничал в журнале «Богословский вестник», где публиковал, в том числе, материалы из архива своего деда, ректора Московской духовной академии С. К. Смирнова. Принимал активное участие в подготовке и издании сборника «У Троицы в Академии»[1].
Преподавал в университете, а также в других учебных заведениях, в том числе, 6-й опытно-показательной школе МОНО, курсах подготовки рабочих и крестьян для поступления в вузы (1919—1920).
Стал одним из создателей Комиссии по охране памятников искусства и старины Троице-Сергиевой лавры. По поручению комиссии совместно с П. А. Флоренским составил проект Музея Троице-Сергиевой лавры. В 1920-х годах был арестован по делу Тактического центра и осужден на 5 лет условно.