Родился 18 (30) сентября 1875 года в селе Бабино (ныне село Преображенское Рассказовского района Тамбовской области) в семье учителя. С пяти лет жил в Тамбове. В 1890 году окончил уездное училище, поступил в приготовительный класс Екатериниского учительского института, начал писать стихи. В 1892 году в «Тамбовских губернских ведомостях» был опубликован его первый прозаический опыт «Кочетовская плотина». В это время он прибавляет к своей фамилии псевдоним Ценский, который взят писателем от названия реки Цны, на берегах которой прошло его детство. В 1895 году окончил Глуховский учительский институт. Первые литературные публикации относятся к 1898 году. Был учителем до 1904 года. В 1904—1905 годах принимал участие в русско-японской войне. В 1914—1915 годах вновь призывался на военную службу офицером. Поручик запаса. Участник .

С конца Первой мировой войны жил в Крыму. В 1919 году публиковался в изданиях отдела пропаганды деникинской армии. В 1943 году получил степень доктора филологических наук за произведения о русских классиках.

Умер 3 декабря 1958 года. Похоронен в Алуште на территории своего дома-музея.

С. Н. Сергеев-Ценский. Собрание сочинений в двенадцати томах. (Библиотека «Огонёк».) М.: Правда, 1967.

Том 1. Произведения 1902—1909 гг.: «Тундра», «Погост», «Счастье», «Верю!», «Маска», «Дифтерит», «Взмах крыльев», «Поляна», «Бред», «Сад», «Убийство», «Молчальники», «Лесная топь», «Бабаев», «Воинский начальник», «Печаль полей».

Том 2. Произведения 1909—1926 гг.: «Улыбка», «Движения», «Испуг», «Снег», «Неторопливое солнце», «Медвежонок» и др.

Том 3. Произведения 1927—1936 гг.: «Живая вода», «Старый полоз», «Верховод», «Гриф и Граф», «Мелкий собственник», «Сливы, вишни, черешни» и др.

Том 4. Произведения 1941—1943 гг.: «Флот и крепость», «Синопский бой», «В снегах», «Старый врач», «Дрофы», «Хитрая девчонка», «У края воронки»; эпопея «Севастопольская страда» (1 и 2 части); «Моя переписка и знакомство с А. М. Горьким».

Том 5. Эпопея «Севастопольская страда» (3, 4 и 5 части).

Том 6. Эпопея «Севастопольская страда» (6, 7 и 8 части).

Том 7. Эпопея «Севастопольская страда» (9 часть); эпопея «Преображение России» — 1 часть («Валя»).

Том 8. Эпопея «Преображение России» — 2 и 3 части («Обреченные на гибель» и «Преображение человека»).

Том 9. Эпопея «Преображение России» — 4, 5 и 6 части («Пристав Дерябин», «Пушки выдвигают» и «Пушки заговорили»).

Том 10. Эпопея «Преображение России» — 7, 8 и 9 части («Утренний взрыв», «Зауряд-полк» и «Лютая зима»).

Том 11. Эпопея «Преображение России» — 10 и 11 части («Бурная весна» и «Горячее лето»).

Том 12. Эпопея «Преображение России» — 12, 13, 14, 15, 16 и 17 части («Ленин в августе 1914 года», «Капитан Коняев», «Львы и солнце», «Весна в Крыму», «Искать, всегда искать!», «Свидание»).