Отец Сергея — актёр и режиссёр Виталий Сергеевич Безруков (род. 1942), работавший в московском театре Сатиры, мать — домохозяйка Наталья Михайловна Безрукова (Сурова; род. 1950)), работала заведующей в магазине[3]. Сергей получил своё имя в честь любимого поэта его отца, Сергея Есенина.Учился Сергей в московской школе № 402, любил бывать на работе у отца и с детства мечтал пойти по его стопам. После окончания средней школы в 1990 году поступил в Школу-студию МХАТ на факультет «Актёр театра и кино».В 1994 году окончил Школу-студию МХАТ (мастерская О. Табакова). С 1993 года работает в Театре под руководством Олега Табакова. Снимался в сериалах: «Бригада», «Участок», «Мастер и Маргарита», «Есенин», в фильмах: «Китайский сервиз» и других. Несколько лет (1994—1999) работал в программе «Куклы» (НТВ), где озвучивал многих персонажей, среди которых такие люди, как Борис Ельцин, Владимир Жириновский (любимый персонаж Сергея).Сергей увлекается живописью.С 26 июля 2010 года — член Патриаршего совета по культуре (РПЦ).С апреля 2013 года входит в состав Общественного совета при Министерстве обороны России.В марте 2013 стал художественным руководителем Московского областного дома искусств «Кузьминки».С января 2014 года — художественный руководитель Московского губернского театра.

Семья С 2000 по 2015 год был женат на актрисе Ирине Безруковой (ушла к Безрукову от Игоря Ливанова, расписались во время съёмок Сергея в сериале «Бригада»). В 2015 году пара рассталась.11 марта 2016 года Сергей Безруков женился на режиссёре Анне Матисон. 4 июля 2016 года у них родилась дочь Мария.В конце 2013 года СМИ, со ссылкой на отца Безрукова, сообщили, что у Сергея есть малолетние дети: дочь Александра и сын Иван; матерью их указывалась петербургская актриса Кристина Смирнова (род. 1983 в Латвии).Дедушка (по линии матери) — Суров Михаил Иванович (1924—2005). Был руководящим работником в партийном и хозяйственном аппарате в г. Лысково Горьковской области. Бабушка — Сурова Екатерина Алексеевна (1924—2008) работала педагогом-воспитателем в г. Лысково в начальной школе и детском саду.Дедушка (по линии отца) — Безруков Сергей. Бабушка (по линии отца) — Безрукова (Мухина) Пелагея.

Член партии «Единая Россия» с 2002 года. В феврале 2012 года отказался сниматься в видеоролике в поддержку кандидата в президенты Владимира Путина. Объяснил своё решение тем, что «не хочет своим мнением влиять на выбор других людей». 11 марта 2014 года подписал обращение деятелей культуры Российской Федерации в поддержку политики президента РФ В. В. Путина по Украине и в Крыму.В августе 2015 года СБУ внесла Безрукова в список деятелей культуры, действия которых создают угрозу национальной безопасности Украины. В январе 2017 года внимание прессы привлекло открытое обращение Безрукова к председателю Верховного суда РФ Вячеславу Лебедеву, опубликованное на сайте суда, в котором артист просит провести проверку ряда судей Савёловского суда Москвы. Ранее Безруков, ссылаясь на Конституцию РФ и федеральный Закон о СМИ, неоднократно обращался в суд с исками о защите права на неприкосновенность частной жизни. В исках жаловался на то, что СМИ и журналисты распространяют о нём и его семье слухи и сплетни, «шпионят», незаконно ведут фото- и видеосъёмку, нарушают покой близких, а собранная личная информация без его согласия затем публикуется в прессе для всеобщего сведения. Судьи Б. В. Удов и И. А. Гостюжева, рассмотрев иски Безрукова, многократно отказали в их удовлетворении, мотивируя тем, что распространение в СМИ подробностей частной жизни публичного лица «обусловлено той ролью, которую указанные лица играют в общественной жизни и тем влиянием, которое их поведение оказывает на формирование ценностных ориентиров и стиля жизни общества». Из судебных решений по искам Безрукова следовало также, что во многих случаях частная жизнь и личные изображения лиц, имеющих публичные профессии, — общедоступны и представляют общественный интерес.