Сергей Михайлович Никольский родился в посёлке Талица Пермской губернии (ныне город в составе Свердловской области). Его отец Михаил Дмитриевич Никольский, выпускник Петербургского лесного института, лесничий, попутно преподавал в лесной школе. Мать Людмила Михайловна Фёдорова — сельская учительница. Учился в школе польского города Сувалки, с началом Первой мировой войны в 1914 году семья перебралась в Чернигов, где Сергей продолжил учиться в гимназии. С 1918 года семья жила в Воронежской области, где отец занимал должность лесничего Шиповского опытного лесничества. С 14 лет Сергей работает в лесничестве и наблюдателем на метеорологической станции Красный Кордон, а затем помощником садовника в питомнике Ливенского совхоза. Первая книжка, которую изучил Никольский, называлась «Элементы математического анализа». Особенность книги состояла в том, вспоминал С. М. Никольский, что в ней «элементы» изложены «на пальцах» — на интуитивной основе. После гибели отца от рук бандитов в конце 1921 г