Сергей Николаевич Филиппов родился 24 июня 1912 года в Саратове, в простой рабочей семье. Его отец был слесарем, а мать – портнихой.
В школе Сергей Филиппов учился неважно, и в старших классах даже прослыл хулиганом. Один из его любимых предметов (таких было всего два – литература и химия) и подвел его: во время отсутствия учителя в классе он смешал соляную кислоту с железными опилками, добавил пару реактивов. После такого эксперимента по всей школе распространился ужасно резкий запах. Занятия были сорваны, а Сергея исключили из школы.
После этого он устроился учеником пекаря в частной пекарне, но такая работа его интересовала мало, и в течение последующих месяцев он перепробовал несколько профессий, от токаря до плотника, пока случай не привел его в балетную студию. Занятия настолько увлекли Сергея Николаевича, что через несколько недель он считался лучшим учеником, и перед ним открывалось блестящее будущее в балете.
В 1929 году по совету преподавателей Филиппов отправился в Москву, поступать в балетное училище при Большом театре. Приехав в столицу, он узнал, что приемные экзамены уже окончились, и по совету знающих людей отправился в Ленинградское хореографическое училище. Однако и на эти экзамены он опоздал. Пришлось подать документы в только что открывшийся эстрадно-цирковой техникум, куда и был принят. Преподаватели прочили одаренному студенту блестящее будущее, и после окончания техникума, в 1933 году, Сергей Филиппов был принят в труппу Театра оперы и балета.
Карьера балетного танцора оказалась слишком короткой – во время спектакля Филиппову стало плохо. Приехавшие врачи констатировали сердечный приступ и посоветовали уйти из балета. Филиппов поступил в эстрадный театр-студию.
Он много выступал на эстрадных площадках Ленинграда. Во время одного из концертов его заметил Николай Акимов, худрук Ленинградского театра комедии, предложивший молодому актеру перейти в его театр. В 1935-1965 годах Филлипов – актер Ленинградского Театра комедии, с 1965 года – киностудии «Ленфильм».
Огромную популярность принесли ему кинороли в фильмах «Укротительница тигров», «Карнавальная ночь», «12 стульев», «Иван Васильевич меняет профессию».
Сергей Филиппов – легендарный актер и яркий комический артист эксцентрической направленности, работавший, главным образом, в амплуа злодеев. Высокого роста, худой и подвижный, с длинными руками и ногами, Филиппов хорошо двигался и танцевал. От природы он был наделен грубым и очень выразительным лицом с угрюмым и зловещим выражением. Эти качества успешно сочетались с блестящей актерской интуицией, подвижностью, богатой мимикой и врожденным юмором, правда весьма грубым и во многих случаях неприличным.
В театре Филиппов не любил долгих репетиций, часто пропускал их, однако руководитель театра Н. Акимов зачастую прощал ему такое поведение, зная, что артист способен идеально создать требуемый образ буквально с первого раза. Будучи очень наблюдательным от природы, Филиппов подмечал в людях разнообразные недостатки и воспроизводил их в своих героях очень зло, резко и метко.
Однако, несмотря на грубый карикатурный стиль игры, Филиппов был удивительно органичен. Самые сложные трюки он исполнял без дублеров. На киносъемках неоднократно падал с большой высоты на землю или в воду, входил в клетку с тиграми. Филиппов был мастером как больших и сложных ролей, так и маленьких эпизодов, в которых создавал незабываемых гротескных персонажей.
Филлипов сыграл более чем в ста фильмах, занимался озвучиванием. С 1970 года – Народный артист РСФСР.
Сергей Филиппов умер от рака 19 апреля 1990 года. Похоронен в Петербурге.
В 2009 году вышла книга сына актера – Юрия Сергеевича Филиппова – «Сергей Филиппов. Есть ли жизнь на Марсе». Сергею Филлипову посвящены документальные фильмы из цикла «Мой серебряный шар», «Как уходили кумиры», «Чтобы помнили».