เซอร์เกย์เกิดที่ มอสโกในสหภาพโซเวียตในครอบครัวชาวยิว ลูกของ ไมเคิล บริน และ เจเนีย บริน นักคณิตศาสตร์ชาวรัสเซีย ซึ่งเมื่อเขาอายุได้ 6 ปี ครอบครัวได้อพยพย้ายมาอยู่ที่สหรัฐอเมริกาในรัฐแมริแลนด์ เขาได้เข้าศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ในเมืองคอลเลจพาร์ก ศึกษาในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์และคณิตศาสตร์ และต่อมาเขาได้ศึกษาต่อในระดับปริญญาโทและเอกที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดโดยได้ทุนการศึกษาจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา ซึ่งในระหว่างที่ศึกษาที่สแตนฟอร์ดนี่เอง เขาและแลร์รีได้ร่วมก่อตั้งบริษัทกูเกิล โดยปัจจุบันเขาพักการเรียนของตัวเองโดยไม่มีกำหนด