В 2000 году Сергей женился на актрисе Ирине Ливановой (Безруковой). Когда они познакомились, Ирина была женой актера Игоря Ливанова, и у нее уже был сын Андрей. После съемок фильма "Крестоносец-2" Безруков оставил Ирине записку со своим номером телефона и одним словом - "Жду". Ирина долго не решалась позвонить Сергею…

И. Безрукова: "В конце концов я решилась. Нашла какой-то предлог и позвонила. Мне не терпелось узнать его реакцию. Но я даже и представить себе не могла, что он так отреагирует. Это было очень бурно! Если до звонка у меня были сомнения в его чувствах (ведь на съемках люди одни, в жизни - другие), то после его радостного "Да! Да! Да!" робости поубавилось".

Казалось, все средства массовой информации наблюдали за развитием их романа, подогревая интерес.

В 2000 году Сергей сделал Ирине официальное предложение. Рассказывает Ирина Безрукова: "Это произошло в гримерной театра на Таганке перед спектаклем 'Койка' 26 января. Он мне что-то говорил, говорил. И когда я поняла, к чему он клонит, то ответила: 'Кажется, я понимаю, о чем речь, но, по-моему, это делается не так'. Тогда Сережа закрыл дверь в гримерную, опустился на колени и произнес: 'Выходи за меня замуж'.. ".

В начале сентября 2012 года появились слухи о том, что пара ждет ребенка, но Сергей не подтвердил информацию.

В октябре 2013 года стало известно, что в 2012 году у Сергея и Ирины родилась двойня - дочь Александра и сын Иван. Также пара воспитывает сына Ирины от первого брака Андрея.