Сергей Владимирович Михалков родился в Москве. Он был сыном коллежского асессора Владимира Александровича Михалкова и Ольги Михайловны Михалковой (урождённой Глебовой). Принадлежал к старинному дворянскому роду Михалковых, чья усадьба частично сохранилась в Рыбинске. Его предки входили в роды князей Голицыных, Ухтомских и других известных дворянских фамилий.
В детстве у Сергея появились способности к поэзии, и его отец отправил несколько его стихотворений поэту Александру Безыменскому, который положительно отреагировал. В 1928 году было опубликовано его первое стихотворение «Дорога» в журнале «На подъёме» (Ростов-на-Дону). После окончания школы Сергей вернулся в Москву и работал на ткацкой фабрике, а также в геологоразведочной экспедиции. Он также начал сотрудничать с газетой «Известия» и стал членом Московского группкома писателей. Его работы были опубликованы в различных изданиях, включая журналы «Огонёк», «Пионер», «Прожектор», и газеты «Комсомольская правда«, «Известия«, «Правда«. В 1935 году вышел его первый сборник стихов.
В 1935 году было опубликовано его первое известное произведение, ставшее классикой советской детской литературы — «Дядя Стёпа». В 1936 году его стихотворение «Светлана» было опубликовано в газете «Правда» и понравилось Сталину, после чего Михалков стал членом Союза писателей СССР. Он также учился в Литературном институте в 1935—1937 годах.
Во время Великой Отечественной войны Михалков работал как корреспондент газет «Во славу Родины» и «Сталинский сокол». Он был контужен и награждён боевыми орденами и медалями. После войны он продолжал свою литературную деятельность, создавая басни и сценарии для фильмов и мультфильмов. Он также был общественным деятелем в области литературы и занимал различные посты в Союзе писателей и других литературных организациях.
Сергей Михалков скончался 27 августа 2009 года в НИИ им. Бурденко на 97-м году жизни. Его похороны состоялись на Новодевичьем кладбище в Москве.