Основатель главного столичного кукольного театра вырос в семье учительницы и инженера-железнодорожника Владимира Образцова, впоследствии ставшего академиком АН СССР.
Отец не воспринимал всерьез увлечение сына куклами и сокрушался, видя его пропадающие способности к чертежному делу. Однако Образцов не поддавался влиянию родителей и в 19 лет впервые вышел с театральными куклами на сцену. В своих представлениях он высмеивал пошлость, жадность и другие человеческие пороки.
Благодаря номерам в оригинальном пародийном стиле молодой артист стал настоящей звездой. Параллельно с выступлениями Образцов обучался живописи и работал актером в музыкальном театре имени Немировича-Данченко и во втором МХАТе. В середине 1920-х он начал практиковать сценки с куклами в жанре водевиля.
Когда артисту исполнилось 30 лет, он исполнил свою мечту и открыл собственный кукольный театр, которым руководил на протяжении всей оставшейся жизни. За время работы в стенах своего детища Образцов поставил более 70 спектаклей для детей и взрослых, а с 1948 года вместе с театром выезжал на зарубежные гастроли.
Одним из главных поклонников творчества Образцова был Иосиф Сталин. Вождь обожал номера артиста и более двадцати раз приглашал его на приемы в Кремль.
В книге публициста Владимира Разумного «Воспоминания современника о С. В. Образцове» была опубликована любопытная история на эту тему. В произведении рассказывается о том, что однажды Сталин опоздал на выступление Образцова, и сцену заняли другие артисты. Войдя в зал, главнокомандующий потребовал, чтобы его любимец вернулся и исполнил на бис свой номер «Хабанера». Во время выступления вождь хохотал и кричал Образцову: «Молодец! Люблю!», а в 1946 году удостоил его Сталинской премии.
В 2019 году 64-летняя внучка знаменитого кукольника заслуженная артистка России Екатерина Образцова рассказывала «Собеседнику» о том, что ее дедушка специально не искал к себе расположения властей, и Сталин тянулся к нему сам. Вероятно, покровительство вождя помогло артисту избежать репрессий, поскольку он никогда не изменял своим решениям в угоду вышестоящим лицам.
«Однажды ему позвонили и сказали, что «надо подписать письмо, осуждающее тлетворное влияние Солженицына». Тогда Образцов невозмутимо попросил: «Пришлите мне работы этого автора, а то я не читал, не знаю, что осуждать». На вопрос «но как же мы вам пришлем, если он запрещен», Сергей Владимирович ответил: «В таком случае ничем не могу вам помочь» и положил трубку», — вспоминала дочь Образцова.
Также актриса рассказала, что ее дед помогал своему репрессированному другу, театральному критику Симону Дрейдену и писал письма в защиту режиссера Всеволода Мейерхольда.
Когда кукольнику предложили уволить оркестр театра «потому, что там много еврейских фамилий», в списке на увольнение, который он подал в Министерство культуры, первой стояла фамилия Образцов. И никого не уволили.
С середины 1950-х он выступал в качестве режиссера, сценариста и основателя жанра документального киномонолога. Вместе с коллегами Образцов участвовал в создании анимационных лент в студии «Союзмультфильм». Первым творением режиссера стал полнометражный мультфильм «Небесное создание», снятый по мотивам спектаклей Центрального театра кукол. Дебют Образцова в новом направлении увенчался успехом, и в 1956 году его мультфильм получил первый приз на VIII Международном кинофестивале детских фильмов в Венеции.
Артист вел педагогическую работу с 1935 года и спустя почти 40 лет лет достиг статуса профессора ГИТИСа. В 1955 году Образцов стал членом-корреспондентом Берлинской академии искусств, а с 1976 по 1984-й являлся президентом Международного Союза кукольников и Совета центра этой организации. С 1984 года его «повысили» до звания почетного президента.
В жизни Образцова было три брака, но настоящую любовь он встретил лишь единожды — с юношеского возраста артист был женат на Софье Смысловой. Молодые люди безумно любили друг друга, но вместе им суждено было прожить лишь восемь лет.
Когда Образцову было 27, его жена скончалась после вторых родов из-за сепсиса сердечной сумки. Артист страшно переживал смерть любимой женщины и в первое время выкуривал по 100 сигарет в день. От первого брака у него остались сын Алексей и совсем маленькая дочь Наталья.
Сам артист умер 8 мая 1992 года, дожив до 90-летнего возраста. Дочь Наталья пошла по его стопам и стала заслуженной артисткой России благодаря работе в театре кукол имени Образцова. Актрисы не стало через девять лет после смерти отца, но в театре остался еще один представитель династии — 64-летняя внучка знаменитого кукольника, режиссер-постановщик и заслуженная артистка России Екатерина Образцова.
В июне 2019 года на фоне скандала был уволен первый замдиректора кукольного театра имени Образцова Юрий Шерлинг. На сайте «Московского Комсомольца» отмечается, что на это повлияло обращение артистов театра, которые рассказали о напряженной атмосфере в коллективе прессе и Минкульту.
Актеры пожаловались на Шерлинга, сообщив о том, что он всячески оскорблял подопечных, говорил о театре как о «затхлом месте» и постоянно предлагал коммерческие предложения. После заявления работников директор театра Владимир Бакулев, назначивший Шерлинга на должность, подписал приказ об увольнении.