Сергей Лукьянов родился в дворянской семье, не очень известной фамилии, но титул был получен ими «за кровь, за службу отечеству», как рассказывала его дочь. Он родился 14 (27) сентября1910 года в селе Нижнее Екатеринославской губернии ныне ЛНР. В шахтёрскую семью он был взят приёмными родителями из детдома, был 13(?) ребёнком. Учился в школе, затем окончил горнорудное училище и стал работать на шахте. Занимался в кружке театральной самодеятельности. В 1929 году после одного из спектаклей Лукьянову предложили попробовать себя на профессиональной сцене, и он был приглашён в Донбасский театр. В 1929 году поступил в студию при Харьковском театре имени Т. Г. Шевченко, где проучился два года.
С. В. Лукьянов умер 1 марта 1965 года в Москве на 55-м году жизни от инфаркта во время выступления на собрании в Театре имени Е. Б. Вахтангова. Он выступил в присутствии Министра культуры СССР Е. А. Фурцевой против несправедливости в отношении директора-распорядителя Театра И. И. Спектора, мужа народной артистки СССР Ю. К. Борисовой.