С. В. Михалков родился 28 февраля (13 марта) 1913 года в Москве в семье Владимира Александровича Михалкова и Ольги Михайловны Михалковой (урождённой Глебовой). По версии семьи Михалковых, их родословная связана со старинным дворянским родом Михалковых, усадьба которых частично сохранилась в городе Рыбинске.

Способности к поэзии у Сергея появились уже в девять лет. Его отец послал несколько стихотворений сына известному поэту Александру Безыменскому, который положительно отозвался о них. В 1927 году семья переезжает в город Пятигорск Ставропольского края. В эти годы Сергей начинает печататься. В 1928 году в журнале «На подъёме» (Ростов-на-Дону) публикуется его первое стихотворение «Дорога». После окончания школы Сергей Михалков возвращается в Москву и работает на ткацкой фабрике, в геологоразведочной экспедиции. В это же время в 1933 году он становится внештатным сотрудником отдела писем газеты «Известия», членом Московского группкома писателей. Публикуется в журналах «Огонёк», «Пионер», «Прожектор», в газетах «Комсомольская правда», «Известия», «Правда». Выходит первый сборник его стихов.

В 1935 году выходит первое известное произведение, ставшее классикой советской детской литературы — поэма «Дядя Стёпа». В 1936 году происходит событие, изменившее всю жизнь писателя. Он публикует в газете «Правда» стихотворение «Светлана», которое понравилось Сталину.[2] Сергей Михалков становится членом Союза писателей СССР в 1937 году, учится в Литературном институте (1935—1937). Публикуются сборники его стихов и басни. Многие персонажи стихов Михалкова становятся нарицательными «Про Мимозу», «Фома» и пр. Малоизвестный доселе московский писатель становится «выдвиженцем» советской литературы, быстро взлетает на верх литературной иерархии СССР. В 1939 году Михалков получает первый орден Ленина.

Во время Великой Отечественной войны Михалков — корреспондент газет «Во славу Родины», «Сталинский сокол». Вместе с войсками отступал до Сталинграда, был контужен. Награждён боевыми орденами и медалями. Работает над сценариями к фильмам и мультфильмам. Создает классические басни «Лиса и бобер», «Непьющий воробей», «Заяц во хмелю», «Слон-живописец» и мн. др.

После войны Михалков продолжает литературную деятельность, работает в разных жанрах детской литературы, создаёт пьесы для детских театров «Веселое сновидение или Смех и слезы» (1945), «Я хочу домой» (1948), сценарии для мультфильмов. В 1947 г. совершил путешествие вокруг Европы на военном корабле «Лена», о чём написана в соавторстве с Л.Кассилем книга «Европа слева». По его сценариям сняты такие известные фильмы, как «Большое космическое путешествие» (по пьесе «Первая тройка, или Год 2001»), «Три плюс два» (по пьесе «Дикари») (1963), «Новые похождения Кота в Сапогах» и другие. С 1956 года — редактор журнала «Веселые картинки». В 1962 году Михалков выступил автором идеи и организатором сатирического киножурнала «Фитиль». Впоследствии активно работает над созданием киножурнала и пишет сценарии для отдельных эпизодов.

С 1960-х годов Сергей Владимирович — общественный деятель в области литературы. Секретарь правления Союза писателей СССР, 1-й секретарь правления Московской организации СП РСФСР (1965—1970); председатель правления СП РСФСР (с 1970). Был депутатом ВС СССР 8—11-го созывов. Член Комиссии по Сталинским премиям в области литературы и искусства при СМ СССР (Постановление Совмина СССР № 5513 от 4 декабря 1949 года). Постановлением СМ СССР № 605 от 2 августа 1976 года введён в состав Комиссии по Ленинским и Государственным премиям СССР в области литературы, искусства и архитектуры при Совете Министров СССР.

После распада СССР Михалков остаётся у руля писательской организации. В 1992—1999 годах — сопредседатель исполкома Сообщества писательских союзов. В 2005 году писатель занимает пост председателя исполкома Международного сообщества писательских союзов.

К 2008 году суммарный тираж книг Сергея Михалкова составил, по разным оценкам, около 300 млн экземпляров.

13 марта 2008 года, в день 95-летия писателя, Владимир Путин подписал указ о награждении Михалкова орденом Святого апостола Андрея Первозванного — с формулировкой за выдающийся вклад в развитие отечественной литературы, многолетнюю творческую и общественную деятельность.

Скончался Сергей Михалков 27 августа 2009 года в 12.30 по московскому времени в НИИ им. Бурденко на 97-м году жизни от отёка лёгких. По словам его внука Егора Кончаловского, «он умер от старости, просто заснул»[9]. По словам жены Михалкова Юлии Субботиной, Михалков знал, что умирает. Он находился в полном сознании. Его последними словами были: «Ну хватит мне. До свидания». И закрыл глаза.