Сергей Ожегов родился в 1900 году. Его детство прошло в Тверской области, в семье инженера-технолога Ивана Ожегова и Александры Ожеговой. В канун Первой мировой войны семья переехала в Петербург, где Сергей окончил гимназию и поступил на филологический факультет Петроградского университета. Но с началом гражданской войны Ожегов ушел на фронт добровольцем. После окончания службы Ожегов приступил к занятиям на факультете языкознания и материальной культуры Петроградского университета, откуда выпустился в 1926 году. Затем еще четыре года он проучился в аспирантуре Института сравнительной истории литературы и языков Запада и Востока. 

Через несколько лет он начал преподавать в московских вузах и стал научным сотрудником Института языка и письменности, а затем Института языкознания АН СССР. Во время Великой Отечественной Сергей Ожегов не был мобилизован по состоянию здоровья. Оставшись в Москве, он посвятил себя исследованиям в области лексикологии и лексикографии, истории русского языка, культуре речи и языку отдельных писателей.

Во время войны С. И. Ожегов потерял много родных и близких. После войны он воспитывал племянницу Наталию, дочь брата, погибшего в блокадном Ленинграде. 

В 1935 – 1940 годах Ожегов работал под руководством Дмитрия Ушакова и занимался составлением «Толкового словаря русского языка». Самым знаменитым лексикографическим трудом Ожегова стал однотомный «Словарь русского языка», изданный в 1949 году.