Родился 21 июня 1958 года в с.Няксимволь Березовского района Ханты-Мансийского национального округа Тюменской области.
В 1980 году окончил Костромской технологический институт. Тогда же начал трудовую деятельность – работал слесарем, затем мастером Челябинского трубопрокатного завода.
В 1982 году стал заведующим орготделом Ленинского районного комитета ВЛКСМ Челябинска. В 1984 году вернулся в Ханты-Мансийский округ, в город Когалым.
С 1984 по 1990 год занимал руководящие партийные и административные должности в Ханты-Мансийском автономном округе Тюменской области.
В 1989 году окончил Всесоюзный юридический заочный институт, получил ученую степень кандидата юридических наук.
В 1991 году занимал должность главы администрации города Когалыма.
В 1993 году был первым заместителем главы администрации Ханты-Мансийского автономного округа.
С 1994 по 2000 год занимал должности Председателя Думы Ханты-Мансийского автономного округа, члена Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации, председателя Комитета Совета Федерации по конституционному законодательству и судебно-правовым вопросам.
Впервые был избран депутатом 6 марта 1994 года, переизбран в парламент нового созыва 27 октября 1996 года.
С 2000 по 2001 год был первым заместителем полномочного представителя президента РФ в Уральском федеральном округе Петра Латышева.
В 2001-2005 годах – губернатор Тюменской области. С 2004 года – член высшего совета Всероссийской политической партии «Единая Россия».
С 2005 по 2008 год занимал пост руководителя Администрации президента РФ. Сменил на этом посту Дмитрия Медведева.
С 12 мая 2008 года по 21 октября 2010 года — заместитель Председателя Правительства РФ, руководитель Аппарата правительства РФ. Сменил в должности Сергея Нарышкина.
С 2010 года – Мэр Москвы. 21 октября 2010 года Московская городская дума утвердила его в этой должности по представлению президента РФ.
С 7 ноября 2010 года – член Совета безопасности РФ (ранее глава столицы никогда не входил в состав Совбеза РФ).
5 июня 2013 года назначен временно исполняющим обязанности главы города.
8 сентября 2013 года избран Мэром Москвы, получив 51,37% голосов избирателей. Вступил в должность 12 сентября 2013 года.
9 сентября 2018 года вновь избран Мэром Москвы, получив 70,17% голосов. Вступил в должность 18 сентября 2018 года.
9 июня 2023 года Сергей Собянин был выдвинут кандидатом на выборах Мэра Москвы от партии «Единая Россия», которые пройдут с 8 по 10 сентября. Его кандидатуру единогласно поддержали делегаты конференции городского отделения партии.
Член Госсовета, член Бюро Высшего совета партии «Единая Россия».