Сергій Брін народився 21 серпня 1973 року в Москві (РРФСР) в єврейській сім'ї математиків, яка емігрувала з СРСР до США в 1979 році, коли йому було 6 років. Його батько – колишній науковий співробітник Центрального економіко-математичного інституту АН СРСР, кандидат фізико-математичних наук Михайло Ізраїльович Брін (нар. 1948) – став викладачем Мерілендського університету (нині – професор), а мати – Євгенія (уроджена Краснокутська, нар. 1949) - Фахівцем у NASA. Обидва батьки Сергія Бріна є випускниками механіко-математичного факультету Московського державного університету (1970 та 1971 року відповідно).
Дід Сергія – Ізраїль Абрамович Брін (нар. 1919) – кандидат фізико-математичних наук, був доцентом на електромеханічному факультеті Московського енергетичного інституту (1944–1998). З інших родичів відомий рідний брат діда – радянський спортсмен та тренер з греко-римської боротьби, заслужений майстер спорту СРСР Олександр Абрамович Колмановський. Бабуся Майя Брін була професором русистики Мерілендського університету, її ім'я і нині носить фонд і одна з програм кафедри русистики філологічного факультету університету.
Достроково отримав диплом бакалавра за спеціальністю "Математика та комп'ютерні системи" Мерілендського університету. Отримував стипендію від Національного наукового фонду США (National Science Foundation). Основною галуззю наукових досліджень Сергія Бріна були технології збору даних із неструктурованих джерел, великих масивів наукових даних та текстів.
У 1993 році вступив до Стенфордського університету в Каліфорнії, де отримав диплом магістра та почав працювати над дисертацією. Вже під час навчання він став цікавитись інтернет-технологіями та пошуковими машинами, став автором кількох досліджень на тему вилучення інформації з великих масивів текстових та наукових даних, написав програму з обробки наукових текстів.
1995 року в Стенфордському університеті Сергій Брін зустрівся з іншим аспірантом-математиком - Ларрі Пейджем, разом з яким у 1998 році вони заснували компанію Google. Спочатку вони затято сперечалися під час обговорення будь-яких наукових тем, але потім потоваришували і об'єдналися для створення пошукової системи для свого кампуса. Разом вони написали наукову роботу "Анатомія системи великомасштабного гіпертекстного Інтернет-пошуку" (The Anatomy of a Large-Scale Hypertextual Web Search Engine), в якій, як вважається, міститься прообраз майбутньої надуспішної ідеї.
Брін і Пейдж довели здатність їхньої ідеї на університетській пошуковій машині google.stanford.edu, розробивши її механізм згідно з новими принципами. 14 вересня 1997 року був зареєстрований домен google.com. Пішли спроби розвитку ідеї та перетворення її на бізнес. Згодом проект залишив стіни університету та зумів зібрати інвестиції для подальшого розвитку.
Загальна справа зростала, приносила прибуток і навіть продемонструвала стійкість на момент краху доткомів, коли розорилися сотні інших компаній. 2004 року журнал Forbes назвав імена засновників у списку мільярдерів.
Сергій Брін є автором десятків публікацій у провідних американських академічних журналах, а також періодично виступає на різноманітних національних та міжнародних наукових, ділових та технологічних форумах. Він нерідко виступає перед пресою, у телевізійних передачах, розповідаючи про свої погляди на технології пошуку та ІТ-галузь загалом.
Компанія Бріна займається гігантськими благодійними інвестиціями. Засновники компанії заявили, що протягом 20 років на цю мету буде витрачено 20 мільярдів доларів.
Разом із Ларрі Пейджем займається боротьбою зі старінням.
Брін працює над іншими, особистішими проектами, що виходять за межі Google. Наприклад, він і Пейдж намагаються допомогти вирішити енергетичні та кліматичні проблеми світу у благодійній компанії Google, Google.org, яка інвестує в альтернативну енергетику для пошуку ширших джерел відновлюваних джерел енергії. Компанія визнає, що її засновники хочуть "вирішити справді великі проблеми з використанням технологій".
За даними журналу Forbes, у 2015 році посів 20 місце серед найбагатших людей планети. У 2016 році зі статками $39,8 млрд посідав 13-е місце серед найбагатших людей планети. Станом на липень 2017 року Брін є 12-ою найбагатшою людиною у світі, вартість якої оцінюється в $45 млрд.
За даними журналу Forbes, на 2 червня 2020 року займає 14-е місце в списку найбагатших людей планети зі статками $62,1 млрд.
У травні 2007 року Сергій Брін одружився з Енн Воджицьки. Енн в 1996 році закінчила Єльський університет зі спеціалізацією в біології та заснувала компанію 23andMe. Наприкінці грудня 2008 року у Сергія та Енн народився син, а наприкінці 2011 року – дочка. У червні 2015 року шлюб було офіційно розірвано.
У 2017 році Сергій Брін почав зустрічатися з Ніколь Шанахан, через рік у них народилася дочка Хлоя. Про те, що пара одружилася, стало відомо лише у 2019 році. У червні 2022 року Сергій Брін подав на розлучення зі своєю другою дружиною.
13.11.2022