Родился 14 (27) сентября 1910 года в селе Нижнем Донецкой области на Украине.
Окончил горнопромышленное училище, работал шахтёром. Учился в студии при Харьковском театре имени Т.Г. Шевченко (1929-1931).
С 1929 года работал в театрах Донецка, Харькова, Архангельска, в 1942-1955 и в 1963-1965 годах — актёр театра имени Евг. Вахтангова, в 1955-1956 годах — артист театра имени Вл. Маяковского, в 1956-1963 годах — актёр МХАТ имени Горького.
Заслуженный артист РСФСР (1947).
Народный артист РСФСР (1952).
Был женат на актрисе Кларе Лучко.
Сергей Лукьянов скончался в Москве 1 марта 1965 года на 55-м году жизни от инфаркта во время выступления на собрании в Театре имени Вахтангова. Похоронен актёр на Новодевичем кладбище (участок № 5).
Жизни и творчеству актера посвящена глава 35 цикла "Чтобы помнили..." Леонида Филатова.
театральные работы
Театр им. Вахтангова:
Августин (Флоридор) ("Мадемуазель Нитуш", 1944)
Инсаров Дмитрий Никанорович ("Накануне", 1948)
Парабухин Тихон ("Первые радости", 1950)
Прокоп ("Приезжайте в Звонковое" А. Корнейчука)
Кондрат ("Макар Дубрава" А. Корнейчука)
Макс Вента ("Заговор обреченных" Н. Вирты)
Робби ("Миссурийский вальс" Н. Погодина)
Кудряш ("Гроза" А. Островского)
Лопахин ("Вишневый сад" А. Чехова, МХАТ)
призы и награды
Лауреат Сталинских премий:
1951 — за роль Гордея Ворона в фильме "Кубанские казаки";
1952 — за роль Егора Булычева в спектакле по пьесе Максима Горького «Егор Булычёв и другие» на сцене МХАТ.
Орден Трудового Красного Знамени (1950).
роли в кино
1964 Государственный преступник :: Юрий Золотицкий :: главная роль
1963 Голубой огонёк-1963 :: гость "Голубого огонька"
1960 Повесть пламенных лет :: Василий Маркович Рясный
1959 Фома Гордеев :: Игнат Гордеев :: главная роль
1958 Олеко Дундич | Aleksa Dundić (СССР, Югославия) :: Андрей Григорьевич Шкуро
1958 Капитанская дочка :: Емельян Пугачев :: главная роль
1957 К Чёрному морю :: Бондаренко
1955 Дело Румянцева :: полковник Сергей Иванович Афанасьев
1955 Двенадцатая ночь :: Антонио
1954 Большая семья :: дед Матвей Журбин :: главная роль
1953 Егор Булычов и другие (фильм-спектакль) :: Егор Васильевич Булычов
1953 Возвращение Василия Бортникова :: Василий Кузьмич Бортников
1953 Вихри враждебные :: Никанор
1951 Незабываемый 1919 год :: генерал Родзянко
1950 Донецкие шахтеры :: Алексей Федорович Кравцов
1949 Кубанские казаки :: Гордей Гордеич Ворон :: главная роль
1947 Мальчик с окраины :: Сергей Скворцов
1944 Поединок :: Ларцев :: главная роль
озвучивание
1957 Страницы рассказа (короткометражный) :: читает текст
участие в фильмах
1963 Мелодии Дунаевского (документальный)
архивные кадры
1997 Чтобы помнили... (документальный)
