Через Алматы, Новосибирск или Новокузнецк. Без пересадки, боюсь, никак не получится.
Прямого рейса нет.
Из Перми до Новосибирска, там пересадка на поезд Новосибирск-Семипалатинск (Семей) . Это самый короткий по времени маршрут.
http://www.tutu.ru/poezda/rasp_d.php?nnst1=2030400&nnst2=2700900&date=03.06.2013
Поезд Питер - Астана. Отправление из Перми 23:29 МСК по нечётным, прибытие в Астану через две ночи в 10:26. В Астане пересаживаемся на поезд №376 Астана - Лениногорск, который уходит в 15:05 и на следующее утро в 7:22 доставит вас в Семипалатинск. А можно бегом добежать до автовокзала "Сапаржай" (он рядом с ж. -д. вокзалом) и в 11:00 уехать на автобусе. Поздно вечером будете в Семипалатинске.
Можно и через Новосибирск. Но в этом случае либо придётся выезжать в 5 утра, либо пересадка часов на 8.
А вообще самый быстрый маршрут - доехать до Омска и там пересесть на автобус. Автобус уходит по вторникам и субботам в 16:30 и утром прибывает в Семипалатинск. Для стыковки с ним оптимальны 70-й поезд Москва - Чита или 80-й Москва - Благовещенск. Есть и второй автобус - в 11:00 усть-каменогорский. Он ходит чаще - через день (в июне по нечётным) , но это ночное прибытие. С ним лучше всего стыкуется 292-й поезд Пермь - Северобайкальск. До Омска ехать 20-22 часа, на автобусе - 15 с половиной. Если ехать только на поездах - это двое суток минимум.