Родился 8 октября 1920 года (по документам - 8 мая 1919) в деревне Нестерово (ныне Вяземский район Смоленской области). Получил начальное образование в местной школе. В 1931 году семья переехала в город Красногвардейск (ныне Гатчина, Ленинградской области), где он окончил 8 классов средней школы № 4 и поступил учеником электросварщика на Ленинградский завод подъёмных сооружений имени С. М. Кирова. Вечерами, без отрыва от производства, учился в аэроклубе на Васильевском острове (официально именуемый Ленинградской авиашколой ОСОАВИАХИМа). С декабря 1938 года в рядах Красной Армии. Окончил Чугуевскую военную авиационную школу пилотов и курсы высшего пилотажа в Кировабаде.

С 26 июля 1941 года младший лейтенант С. В. Макаров в действующей армии. Воевать начал в составе 122-го ИАП (11-я САД, ВВС Западного фронта), летал на И-16. С июля 1941 года вёл боевую работу уже в Отдельной ИАЭ (АГ Зотова, ВВС Резервного фронта) летал на И-16 и МиГ-3. С августа 1941 года воевал в 180-м ИАП (46-я САД), где продолжал летать на И-16 и МиГ-3. Сражался в небе Смоленщины, участвовал в обороне Москвы и Ржевской битве.

К 26 января 1942 года командир звена 180-го истребительного авиационного полка (46-я смешанная авиационная дивизия, ВВС 30-й Армии, Калининский фронт) лейтенант С. В. Макаров совершил 260 боевых вылетов, провёл 35 воздушных боёв, сбил лично 10 и в составе группы 12 самолётов противника (в материалах наградного листа говорится о 13 групповых победах). Многократно участвуя в штурмовках скоплений вражеских войск, нанёс большой урон в живой силе и технике.

10 февраля 1942 года погиб в воздушном бою. К тому времени совершил около 300 боевых вылетов, провёл около 40 воздушных боёв, сбил лично 11 и в составе группы 12 самолётов противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 5 мая 1942 года удостоен посмертно звания Героя Советского Союза. Похоронен в деревне Бахмутово (Ржевский район Тверской области), в братской могиле, где установлена мемориальная плита.

В городе Гатчина (Ленинградская область) на здании школы № 4, в которой учился С. В. Макаров, установлена мемориальная доска. На Поле памяти, что недалеко от его деревни и деревни Покров (недалеко от Вязьмы), установят памятный знак. На Аллеи Героев в городе Ржеве установлено 33 гранитной плиты Героям-участникам Ржевской битвы. Одна из них (пятая) - Сергея Макарова.

Награждён орденами: Ленина (10.02.1942), Красного Знамени (30.11.1941).