Родился в купеческой семье, у него были четыре брата и две сестры. После окончания седьмого класса средней школы был вольнослушателем «обновленческой» Московской духовной академии. Как выходец из купеческой семьи, не мог поступить в высшее учебное заведение, много занимался самообразованием. Работал десятником, затем техником-нормировщиком в различных строительных организациях. В 1933—1935 — «вольнонаёмный» техник, затем старший экономист сметного отдела на строительстве Байкало-Амурской магистрали. Во время Великой Отечественной войны — старший бухгалтер, главный бухгалтер Мостотреста Наркомата путей сообщения, работал в Сибири, на Урале, на Кавказе.

В 1952 поступил в Ленинградскую духовную семинарию, которую окончил в 1954. В том же году был назначен настоятелем Никольского храма в Любятове (Псков). В январе 1956 был уволен в заштат. В 1956—1957 служил в кафедральном соборе Смоленска, в 1957—1958 — в городе Веневе, в 1958—1960 — в городе Великие Луки, в 1960 — во Владимирской епархии, после чего был запрещён в священнослужении.

Считался «неудобным» для властей священником, в 1959 пытался защитить прихожанку церкви в Великих Луках, которая была тяжело больна и выздоровела после того, как её провели вокруг часовни Ксении Петербургской (тогда ещё не канонизированной). Против прихожанки было возбуждено уголовное дело «за распространение ложных слухов», ей стали угрожать работники КГБ, а после того, как отец Сергий обратился в различные инстанции с жалобами на произвол, его обвинили в клевете. В результате он был лишён права служить.

Жил на пенсии в Пскове, получил известность как богослов, литератор, активный участник правозащитного движения. Автор ряда произведений, публиковавшихся в самиздате и в зарубежных изданиях. В их числе «Литургические заметки» (1956, 1971), «Почему и я — христианин» (1970), «Открытые письма» П. М. Литвинову, А. Д. Сахарову, А. И. Солженицыну (1968, 1969, 1972) и многие другие. Был членом Московской группы Amnesty International, подписывал письма в защиту политзаключенных, помогал участникам диссидентского движения.

В начале 1960-х годов начал переписку по основным вопросам веры, в которой участвовали профессора духовных академий, священники, миряне. Переписка составила том в 700 машинописных страниц, который был основой для книги «Почему и я — христианин», ставшей апологетикой христианства. Был инициатором переписки между интеллектуалами Москвы и Ленинграда, позже получившей название «Христианство и атеизм».