Родился Сергей Федорович в селе Белозерка Херсонской губернии. Детство прошло в Ейске и Таганроге, где он окончил среднюю школу в 1938 году. Актёрскую карьеру начал в Таганрогском драматическом театре (1937).
Учился в Ростовском театральном училище (1938–1941). В 1941–1942 годах служил актёром в Театре Красной армии в городе Грозном.
Участник Великой Отечественной войны.
В 1946 году, после демобилизации из Советской Армии, Бондарчук был принят на 3-й курс актёрского факультета ВГИКа (мастерская С. Герасимова), который окончил в 1948 году. Дебют в кино состоялся в 1948 году (фильм «Молодая гвардия»). Большой успех пришёл к Сергею Бондарчуку после фильма «Тарас Шевченко» (1951).
В 1952 году Бондарчук получил звание Народного артиста СССР. Как режиссёр дебютировал в 1959 году, сняв фильм «Судьба человека». Среди известных режиссёрских работ Бондарчука: «Война и мир» (4 части), «Ватерлоо», «Они сражались за Родину», «Красные колокола», «Борис Годунов» и многие другие.
Также в своей биографии Сергей Бондарчук занимался преподаванием. Он был руководителем режиссёрской, актёрской мастерских, а с 1974 года – профессором ВГИКа.
С 1971 года он служил секретарём правления в Союзе кинематографистов.
Последняя режиссёрская работа Сергея «Тихий Дон» так и не была завершена до его смерти.
Умер Сергей Бондарчук от инфаркта миокарда 20 октября 1994 года в Москве.
