Своё имя Сергей получил в честь любимого поэта его отца, Сергея Есенина. Отец — актёр и режиссёр, работавший в Московском академическом театре сатиры.
Любил бывать на работе у отца и с детства мечтал пойти по его стопам. Вступил в комсомол. После окончания средней школы в 1990 году поступил в Школу-студию МХАТ.
В 1994 году окончил актёрский факультет Школы-студии МХАТ по специальности «Актёр драматического театра и кино», сразу после чего был принят в труппу Московского театра-студии.
Снимался в телесериалах «Бригада» (2002), «Участок» (2003), «Есенин» (2005) и многих других.
С 1995—2000 работал в развлекательной сатирической программе «Куклы» на телеканале «НТВ».
В 2010 году основал антрепризный театр — «Театр Сергея Безрукова»
С 26 июля 2010 года — член Патриаршего совета по культуре Московского патриарха Русской православной церкви.
С 2013 года — соучредитель (совместно с Ириной Безруковой) Фонда поддержки и развития социокультурных проектов Сергея Безрукова.
В марте 2013 года назначен художественным руководителем Московского областного дома искусств «Кузьминки».
С апреля 2013 года входит в состав Общественного совета при Министерстве обороны России.
С января 2014 года — художественный руководитель Московского губернского драматического театра.
С 2016 года — генеральный продюсер «Кинокомпании Сергея Безрукова».
Увлекается живописью.
С 2002 года Член партии «Единая Россия».
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».
В 2014 году подписал Коллективное обращение деятелей культуры Российской Федерации в поддержку политики президента РФ В. В. Путина на Украине и в Крыму. В августе 2015 года СБУ внесла Безрукова в список деятелей культуры, действия которых создают угрозу национальной безопасности Украины.
С 2015 года является членом Общественного совета Главного следственного управления Следственного комитета Российской Федерации по Москве.
В ходе президентских выборов 2018 года являлся доверенным лицом Владимира Путина и членом выдвинувшей его инициативной группы.
В 2020 году снялся в агитационном ролике, призывающем голосовать за поправки к Конституции, объяснив это необходимостью защиты и сохранения русского языка.
2 июня 2018 года Сергей Безруков собрал свою рок-группу «Крёстный папа» и выпустил первый сингл «Не про нас».
В конце 2013 года СМИ сообщило, что у Сергея есть малолетние дети: дочь Александра и сын Иван; матерью их указывалась Кристина Смирнова.
С 2000 по 2015 год был женат на Ирине Безруковой. В 2015 году пара рассталась.
11 марта 2016 года женился на Анне Матисон. 4 июля 2016 года у них родилась дочь Мария. В 2018 года у пары родился сын Степан.