Родился 19 апреля 1957 г. в г. Ирбит (Свердловская область).
В 1976 г. окончил Омский авиационный техникум (ныне колледж) им. Н. Е. Жуковского. В годы учебы в техникуме посещал занятия в действовавшей при нем театральной студии под руководством актера местного драмтеатра Владимира Солопова. В 1976 г. поступил в Москве в Государственный институт театрального искусства им. А. В. Луначарского (ныне Российский институт театрального искусства - ГИТИС) на курс Олега Табакова. Через год был отчислен, но по приглашению заведующего кафедрой актерского мастерства Владимира Андреева был восстановлен и перешел в его мастерскую. Окончил ГИТИС в 1980 г.
В начале 1980-х гг. был призван в Советскую армию, проходил службу в ансамбле песни и пляски Московского военного округа.
Работа в театре
В 1982-1990 и 1992-1998 гг. Сергей Баталов был актером Московского драматического театра на Малой Бронной. Играл в спектаклях: "Король Лир" по трагедии Уильяма Шекспира, "Пучина" по драме Александра Островского, "Леший" по комедии Антона Чехова, "Маленькие комедии" по одноактным пьесам Ивана Тургенева, "Ночь перед Рождеством" по произведению Николая Гоголя.
В 1990-1992 гг. работал в театре-студии "Человек" (ныне Московский драматический театр "Человек"). Участвовал в постановках "Панночка" по пьесе Нины Садур и "Иллюзия" по произведению Пьера Корнеля.
Работа в кино
Сергей Баталов дебютировал в кино, исполнив эпизодическую роль лакея в фильме "Несколько дней из жизни И. И. Обломова" по мотивам романа Ивана Гончарова "Обломов" (1979, режиссер Никита Михалков). Среди его киноработ: Федя в трагикомедиях Николая Досталя "Облако-рай" (1990) и "Коля - перекати поле" (2005), Вован в комедии Аллы Суриковой "Хочу в тюрьму" (1998), Егоза в мелодраме Максима Воронкова "Под Полярной звездой" (2001), отец космонавта Алексея Леонова в фильме Дмитрия Киселева "Время первых" (2017). Последняя роль к настоящему времени - проводник в комедии Андрея Шавкеро "Старые шишки" (2021). В общей сложности актер снялся в более чем 100 фильмах и сериалах.
Член Союза кинематографистов РФ, Российской академии кинематографических искусств.
Признание
Заслуженный артист РФ (2005).
Работа Сергея Баталова в фильме "Под Полярной звездой" была отмечена призами за лучшую мужскую роль на кинофестивалях "Созвездие" (2001, Архангельск) и "Литература и кино" (2002, Гатчина, Ленинградская область).
Лауреат кинопремии "Ника" в категории "Лучшая мужская роль второго плана" (2006, "Коля - перекати поле").