Сергей Аполлинариевич Герасимов родился в заводском посёлке на Урале 21 мая (3 июня) 1906 года. Его отец, по происхождению дворянин, за организацию социал-демократических кружков среди рабочих Путиловского завода был арестован и сослан на каторгу. Политссыльной была и мать Сергея. Долгие годы провели родители в Сибири, а потом перебрались на Урал, где отец, инженер, работал на заводе. Вскоре он трагически погиб, оставив пятерых детей. Младшему, Сергею, едва исполнилось три года.

В возрасте восьми лет Герасимов попал в театр, на оперу «Евгений Онегин». Там же, в Екатеринбурге, он впервые увидел и драматический спектакль — «Разбойников» Шиллера. С того времени театр стал предметом мечты Сергея.

Поработав в столярном цехе красноярского завода, в 1923 году Герасимов начал учиться живописи в художественном училище Петрограда. Через год приятель привёл Сергея в ФЭКС (Фабрика Эксцентрического Актёра), которую возглавляли Козинцев и Трауберг. Впервые имя Герасимова появилось в титрах в 1925 году. Начав с амплуа экранного «злодея», уже в гоголевской «Шинели» (1926) он с блеском сыграл серьёзную роль.

Герасимов умел убеждать, обладал напором. Не устояла перед ним и семнадцатилетняя актриса Тамара Макарова, приглашённая на роль машинистки в фильме «Чужой пиджак». Вскоре после знакомства они поженились.

В 1931 году Герасимов начинает самостоятельную режиссёрскую деятельность. Вначале он снимает старых друзей по фэксовской мастерской и ленфильмовских артистов. Но уже в «Люблю ли тебя» (1934) появляются ученики его студии: Тамара Макарова, Степан Каюков, Олег Жаков.

Премьера фильма «Семеро смелых» состоялась 4 марта 1936 года. Герасимов показал жизнь комсомольцев, зимующих в снежных пустынях на берегу Ледовитого океана, с искренней любовью, с юмором и драматизмом.

Снимали картину в Заполярье. Выезжали с экспедицией на Кавказ, поднимались на Эльбрус. Работа оказалась очень сложной. По словам Сергея Аполлинариевича, «почти все приключения, послужившие сюжету „Семеро смелых“, в той или иной мере были пережиты работниками коллектива в процессе постановки картины».

Фильм снискал успех. Григорий Козинцев отмечал: «Замечательная картина. Стиль „Семеро смелых“ — единственно возможный мужественный, спокойный стиль, которым только и можно говорить о героях… Игра Алейникова, Жакова и других превосходна».

Созидательный порыв молодёжи Герасимов воспел и в «Комсомольске» (1938). Он усложняет характеры героев, многосторонне раскрывает их взаимоотношения. Снимался фильм на местах строительства молодёжного города на Амуре.

Картину «Учитель» (1939) Герасимов поставил по собственному сценарию. Деревню, куда возвращался учителем после окончания института Степан Лагутин, он рисовал с удивительной достоверностью.

С этой ленты в творчестве Герасимова начинается этап так называемой «авторской режиссуры». Отныне сценарии всех фильмов, даже экранизаций, он будет писать сам. Сергей Аполлинариевич считал, что 80 процентов успеха или неуспеха фильма зависит от сценария.

После прославивших его картин о молодёжи Герасимов неожиданно ставит трагедию Лермонтова «Маскарад». Здесь… после длительного перерыва Герасимов возвратился к актёрской работе: сыгранный им Неизвестный выступает антиподом Арбенину.

Фильм был закончен 21 июня 1941 года, а на экранах московских кинотеатров появился во время войны. Тем не менее «Маскарад» имел большой успех у зрителей.

Герасимов переходит на сюжеты для «Боевых киносборников». Вместе с режиссёром Михаилом Калатозовым он работал над полнометражным фильмом «Непобедимые» об обороне Ленинграда. Съёмки были невероятно трудными, однако картина в 1943 году всё-таки вышла на экраны. Ещё одна лента Герасимова «Большая земля» (1944) рассказывала о героическом труде советских людей в тылу.

В конце войны Сергей Аполлинариевич был назначен директором Центральной студии документальных фильмов (1944–1946). Под его руководством началось собирание кинолетописи Великой Отечественной войны. Он возглавлял съёмочные группы на Ялтинской и Потсдамской конференциях глав правительств СССР, США и Великобритании. В числе первых советских кинохроникёров полковник Герасимов прибыл в только что освобождённые Будапешт, Вену, Прагу, в поверженный Берлин.

В 1944 году он вернулся к педагогической деятельности во ВГИКе. Прочитав первые главы романа Александра Фадеева «Молодая гвардия», Герасимов загорелся идеей поставить на этом материале дипломный спектакль своей актёрско-режиссёрской мастерской. По его просьбе Фадеев приехал в институт, читал новые отрывки из романа, смотрел студенческие работы. В частности, увидев Инну Макарову в роли Кармен, он воскликнул: «Это же вылитая Любка! Любка Шевцова!»

Учебный спектакль вскоре стали играть на сцене Театра-студии киноактёра. Успех был оглушительный. Сразу началась работа над фильмом, который дал путёвку в творческую жизнь многим актёрам: Бондарчуку, Макаровой, Мордюковой, Тихонову, Шагаловой, Лучко, Юматову, Крепкогорской, Моргунову…

Актриса Инна Макарова вспоминала: «Мы ведь к самому материалу, к истории этих ребят относились с невероятным энтузиазмом и чистотой. Это же всё было. Помню, как приходили люди из соседних станиц, смотрели, как снимали сцену казни. Шурф забетонировали, лететь надо было метра два. Внизу подстелили маты. Но ребят падало много, порода торчала. Кто-то голову разбил, кто-то вывихнул руку».

Вспоминая свою жизнь, Герасимов замечает, что он «измерял время не столько выпуском новых картин, сколько выпуском новых учеников». Мастерская во ВГИКе, по его словам, стала для него первым делом жизни. Кроме тех, кто снимался у него в «Молодой гвардии», его учениками являются такие известные мастера кино, как Кулиджанов, Ларионова, Рыбников, Губенко, Болотова, Гурченко, Кириенко, Спиридонов, Никоненко, Ерёменко и многие другие.

Все знали о необыкновенной филантропии Герасимова и Макаровой, о том, что они помогали многим студентам — деньгами в том числе. Вообще считалось, что если окончил мастерскую Герасимова и Макаровой, то работа будет. У них не было своих детей, кроме приёмного сына Артура.

Биографии режиссёра нужно было новое большое свершение. Им стал трёхсерийный фильм «Тихий Дон» по роману Михаила Шолохова, созданный в 1957–1958 годах.

По совету писателя местом съёмок был выбран район города Каменска-Шахтинского на Северском Донце. Довольно быстро подобрали исполнителей для большинства ролей. Аксинья «нашлась» сама. Молодая актриса Элина Быстрицкая позвонила Герасимову и сказала, что давно мечтала об этой роли. А вот Григория Мелехова искали долго. Наконец выбор режиссёра пал на малоизвестного актёра Петра Глебова. На экране предстала суровая правда эпохи, полная жестокости, смертельной вражды, сломанных судеб, непоправимых ошибок, невозвратимых потерь.

В течение последующего десятилетия (1962–1972) Герасимов создаёт четыре оригинальных кинематографических романа, четыре больших двухсерийных фильма о современности.

В 1962 году он поставил картину «Люди и звери». Это произведение о моральных последствиях войны. Сам Герасимов сыграл эмигранта князя Львова-Щербацкого.

Действие второго киноромана «Журналист» (1967) происходит на Западе и в уральском городе. По словам Герасимова, это «история молодого журналиста, который, проходя свои жизненные университеты, из скороспелого всезнайки становится человеком своего времени, своего общества, своей идеи». В зарубежных эпизодах фильма появлялись итальянские режиссёры Де Сика, Росселлини, актрисы Анни Жирардо и Мирей Матьё, директор французской синематеки Анри Ланглуа…

Замысел фильма «У озера» (1970) возник у Герасимова во время натурных съёмок «Журналиста» на берегах озера Чебаркуль, где прошли годы его детства. Там с особой остротой ощутил он постоянство природы и бурную изменчивость жизни. «„У озера“ — аллегорически на берегах жизни», — говорил Герасимов. Режиссёру удалось органически включить в картину и документальные съёмки Сибири, и поэму Блока «Скифы», почти целиком прочитанную героиней.

Четвёртый кинороман Герасимова, «Любить человека» (1973), посвящён творчеству молодых архитекторов, строителей городов в Заполярье.

После этого режиссёр поставил по сценарию А. Володина семейную драму «Дочки-матери» (1975) и вновь обратился к экранизации классических произведений.

Он решил создать новую телевизионную интерпретацию романа Стендаля «Красное и чёрное» и максимально приблизиться к оригиналу. То же можно сказать и об экранизации первой части романа А. Н. Толстого «Пётр Первый» — фильмов «Юность Петра» и «В начале славных дел» (1981).

Последней работой Герасимова стал кинороман о Льве Толстом. Основой сценария послужили дневники Льва Николаевича.

«Как и дневники, фильм фрагментарен, — отмечает киновед Р. Юренев. — Его эпизоды не проистекают один из другого, а как бы нанизываются на растущую, разгорающуюся мысль о невозможности что-либо исправить, о невозможности так дальше жить, о необходимости уйти. И Герасимов сосредоточивается на этой мысли, на этой теме».

На съёмках «Льва Толстого» Сергея Аполлинариевича отговаривали от сцены, в которой он, исполнитель главной роли, должен был лечь в гроб. Это считается плохой приметой. Но Герасимов настоял на своём.

Через полгода, измотанный съёмками, он угодил в больницу. Врачи пообещали выпустить Сергея Аполлинариевича на следующий день: ничего страшного, обычное обследование. Ночью, 26 ноября 1985 года его не стало…

В одном из своих последних интервью Герасимов сказал: «Мы прожили жизнь честно, старались как могли, что-то получалось, что-то не получалось. Но это прожитая жизнь, она не может, не должна уйти в никуда».