Образцов был создателем и руководителем театра кукол, которому позже было присвоено его имя. Он также коллекционировал экзотических кукол. Его коллекция — самая большая в России и одна из самых больших в мире.
Сергей Владимирович Образцов родился 22 июня (5 июля) 1901 года в Москве. Отец его, В. Н. Образцов был инженером-железнодорожником (впоследствии — академик АН СССР), мать — учительницей. Между 1922 и 1931 годом он работал с Вл. И. Немировичем-Данченко в Московском Художественном Театре, сначала как актёр.
В 1920 году впервые начинает выступления с театральными куклами. К середине 1930-х годов приобретает известность как эстрадный артист, ставящий номера с куклами в пародийном стиле «романсов с куклами». В этот период он также поставил несколько кукольных спектаклей в стиле водевиль. В 1931 году он создал в Москве центральный театр кукол. С 1935 года вел педагогическую работу, с 1973 года был профессором ГИТИСа. С 1976 по 1984 президент Международного Союза кукольников (с 1984 года — почётный президент) и Совета центра этой организации (с 1958 года).
Сергей Владимирович Образцов умер 8 мая 1992 года и был похоронен на Новодевичьем кладбище (участок № 10). Рядом с театром его имени в 2006 году установлен памятник.
С 2012 году один из теплоходов 305 проекта московского речного пароходства носит имя Сергей Образцов.