Родился в семье крестьянина. По национальности русский.
В 1931 году вместе с семьёй переехал в Гатчину. Учился в гатчинской средней школе № 4, в которой окончил 8 классов. После школы начал работать электросварщиком на Ленинградском заводе подъёмных сооружений. В это же время вечерами занимался в аэроклубе.
В Красную Армию был призван в 1938 году. В армии окончил Чугуевскую военную авиационную школу пилотов.
В Великую Отечественную войну воевал с июля 1941 года в составе 180-го истребительного авиационного полка как пилот самолёта МиГ-3. Совершал боевые вылеты на Смоленщине, над Подмосковьем, на Калининском фронте. В сентябре 1941 награждён орденом Красного Знамени. С 3 по 14 октября уничтожил 12 немецких самолётов (4 лично и 8 в группе) в районе станций Нелидово, Чертолино, Канютино и других. 30 ноября 1941 года самолёт Сергея Макарова был сбит в районе города Солнечногорска. Макаров совершил вынужденную посадку на оккупированной территории, но практически сразу был подобран однополчанином Сергеем Долгушиным, севшим рядом, и вывезен за линию фронта.
На 26 января 1942 года за лейтенантом Макаровым числилось 260 боевых вылетов, 35 воздушных боёв, 10 лично сбитых неприятельских самолётов и 13 самолётов, сбитых в группе, 27 уничтоженных автомашин и 2 подавленные зенитно-пулемётные точки.
10 февраля 1942 года четыре самолёта, среди которых был и МиГ Макарова, патрулировали советские позиции. Во время патрулирования завязался бой с восемнадцатью Me-110. Два из самолётов противника были сбиты, Макаров подбил третьего и приблизился к нему на двадцать-тридцать метров, но пилот «мессершмитта» оказался жив и выпустил очередь, убившую Сергея Макарова. Его самолёт упал в районе села Воскресенское.
5 мая 1942 года указом Президиума Верховного Совета СССР «за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм» лейтенанту Сергею Васильевичу Макарову было посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.
Сергей Макаров был похоронен в братской могиле в деревне Бахмутово Ржевского района Калининской области. Позже на этом месте был воздвигнут памятник, посвящённый Сергею Макарову.