Сергей Лифарь родился в Киеве, на Тарасовской улице в скромнoй киевской семье чиновника Департамента водного и лесного хозяйства Михаила Лифаря и его жены Софьи Марченко. Семья состояла из родителей, 2-х братьев и сестры: Василий (1904—1982), Леонид (1906—1982), Евгения (1903—1968). Семья Лифарей имела казацкие корни.
В эмиграции с 1923 года. В середине 1920-х — ведущий солист «Русского балета» Дягилева. С 1929 года — ведущий солист балета театра Парижской оперы, позднее его балетмейстер.
Но определяющим в его судьбе стала встреча с Брониславой Нижинской, сестрой известного в то время танцовщика Вацлава Нижинского. Именно её балетная секция и стала для 17-летнего Сергея первым шагом к вершинам мастерства.
В 1922 году Нижинская эмигрировала в Париж, где сотрудничала со знаменитым «Русским балетом» Сергея Дягилева. Через год она пригласила в трупу своих лучших учеников, среди которых был и Лифарь. В Париже его учителями стали виртуозный итальянец Энрико Чекетти и бывший наставник Вацлава Нижинского Николай Легат.
Самоотверженный труд, фанатичная любовь к танцу быстро сделали из скромного, любознательного юноши первого солиста «Русского балета». После его триумфов в ролях Блудного сына в одноимённом балете Прокофьева, Аполлона и Ивана-Царевича в «Аполлон Мусагете» и «Жар-Птице» Стравинского сам Дягилев скажет: «Лифарь ждёт собственного подходящего часа, чтобы стать новой легендой, самой прекрасной из легенд балета».
Переломным в жизни Лифаря стал 1929 год. К тому времени российский балет за рубежом перенёс три крупных потрясения: умерли Анна Павлова и Сергей Дягилев, покинул сцену Нижинский. Именно тогда ярко вспыхнула звезда Сержа Лифаря.
После смерти Дягилева 24-летнему Лифарю предложили возглавить балетную труппу «Гранд-Опера». Он стал для французского балета тем, кем в XIX веке был для русского француз Мариус Петипа. Более 30 лет отдал этому театру, был его солистом, хореографом, педагогом. Фактически он возродил французский балет, его репертуар, труппу, его школу и славу, став основоположником нового направления в балете — «неоклассицизма».
Один из самых известных балетов того времени, «Икар», станет олицетворением самого Лифаря. Известный театральный критик того времени Плещеев так отзывался на этот образ: «И вот взмах крыльев, и на сцену влетела невиданная чудо-птица… Птица — Лифарь. Это не танец, не пластика — это волшебство. Мне упрекнут, что это не критика. Критика заканчивается там, где начинается очарование… „Икар“ — это эпоха, это синтез всего его творчества, это как будто предельная черта.».
В 1939 году, несмотря на начало войны, Лифарь остаётся в Париже, возглавляет театр, создаёт свои лучшие спектакли, среди которых «Ромео и Джульетта», в котором сам исполнял главную партию. В 1943 году состоялась премьера ещё одной жемчужины Лифаря — «|Сюиты в белом» — одной из первых совершенных попыток заинтересовать зрителей исключительно бессюжетным спектаклем.
Работа в Париже во время оккупации привела к резкому повороту в судьбе Лифаря: французское Движение Сопротивления в Лондонe обвинило его в коллаборационизме и приговорило к смертной казни. Лифарь покидает город и в 1944—1947 годах возглавляет труппу «Новый балет Монте-Карло». После войны Национальный французский комитет по вопросам «чистки» отменил обвинение, и балетмейстер триумфально вернулся в родной театр.
В 1958 году Лифарь был уволен из театра. Он не верил, что это окончательно, долго боролся, но тщетно.
Творческое наследие Лифаря огромно — это и постановка балетов «Сюита в белом», «Вакх и Ариадна», «На Днепре», «Икар», «Александр Великий», «Шота Руставели», «Франческа да Римини», «Федра», «Миражи», «Утренняя серенада» и создание более 200 балетов, написание 25 книг о теории танца.
Всего Лифарь поставил в «Гранд-Опера» более 200 балетных спектаклей, воспитал 11 звёзд балета. В 1947 году он основал в Париже Институт хореографии при Гранд-Опера, с 1955 года вёл курс истории и теории танца в Сорбонне, был ректором Университета танца, профессором Высшей школы музыки и почётным президентом Национального совета танца при ЮНЕСКО.
При жизни Сергей Лифарь получил много наград от различных государств. Он был кавалером высших наград Франции: ордена Почетного легиона и ордена Литературы и искусства, обладателем высшей награды балета — «Золотого туфельки» и премии «Оскар», награжден Золотой медалью города Парижа.
Мир балета был не единственным увлечением Лифаря. Он дружил со многими художниками, среди которых были Пабло Пикассо, Жан Кокто, Кассандр (Адольф Мурон), Марк Шагал, оформившие многие его спектакли. В своё время сотрудничество Лифарю предлагал Сальвадор Дали, однако его сюрреалистический проект декораций и костюмов к знаменитому «Икару» (с костылями вместо крыльев) был отклонён.
Уход из театра подтолкнул Лифаря профессионально взяться за кисть. В 65 лет у него проявился талант художника. Он рисовал и раньше: на программках, афишах, записках — карандашом, помадой, гримом. В 1972—1975 годах выставки картин Лифаря пользуются большой популярностью: Канны, Париж, Монте-Карло, Венеция. Хотя сам Лифарь достаточно сдержанно относился к своему увлечению. «Эти графические, почти пластические работы я посвятил своему другу Пабло Пикассо. Он был настолько любезным, что удивился, залюбовался и горячо посоветовал мне продолжать. Только я не художник, а хореограф, рисующий», — писал он в последней автобиографической книге «Мемуары Икара». Он оставил после себя более сотни оригинальных картин и рисунков. Основной сюжет — балет, движения, драматургия танца.
Второй его страстью были книги. Началось все с личного архива Сергея Дягилева, который состоял из коллекции театрального живописи и декораций и библиотеки (около 1000 наименований). Лифарь выкупил её у французского правительства за деньги, полученные за год работы в Гранд-Опера. Как позже вспоминал хореограф: «Деньги на покупку дягилевского архива я заработал ногами».
Серж Лифарь собрал одну из самых интересных в Европе российских библиотек, состоявшую из старопечатных книг XVI—XIX веков. Особое место в его библиотеке занимала и «Пушкиниана», самым дорогим сокровищем которой были 10 оригиналов писем поэта к Гончаровой, редкие издания, другие пушкинские раритеты.
В последние годы своей жизни Лифарь был вынужден продать часть своей коллекции. О причинах такого решения он писал в письме к наследникам в 1975 году:
Сейчас часть библиотеки Лифаря (817 единиц) хранится в Киеве, в отделе искусств Публичной библиотеки им. Леси Украинки. В дар Украине её передала подруга хореографа графиня Лилиан Алефельд.
Киев до конца жизни остался светлой мечтой Лифаря. «Даже прекрасный блестящий Париж не смог заставить меня, киевлянина, забыть мой широкий, величавый Днепр», — говорил он. После эмиграции Сергей Лифарь только однажды побывал в Киеве — в 1961 году, и это было для него большим счастьем.
Умер Лифарь в Лозанне после тяжёлой болезни, похоронен недалеко от Парижа, на кладбище Сент-Женевьев де Буа.