Сергей Васильев родился в 1973 году в Москве. В 1993 году с отличием окончил Академическое музыкальное училище при Московской консерватории (класс Анатолия Курашова), в 1998 году – Московскую государственную консерваторию имени П.И. Чайковского (класс профессора Валентина Снегирёва).
С 1995 года работал в Московском государственном академическом симфоническом оркестре под управлением Павла Когана, Московском камерном музыкальном театре под руководством Бориса Покровского (ныне Камерная сцена имени Б. А. Покровского Большого театра России).
Сотрудничал с Госоркестром России под управлением Евгения Светланова, Большим симфоническим оркестром имени П. И. Чайковского под управлением Владимира Федосеева, Российским государственным симфоническим оркестром кинематографии под управлением Сергея Скрипки, Академическим симфоническим оркестром Московской филармонии и другими коллективами.
С 2003 года – артист Национального филармонического оркестра России.