Великий князь Сергей Александрович был сыном императора Александра II и его супруги Марии Александровны. Сергей был пятым сыном в императорской семье, он родился 29 апреля 1857 года, через два года после восшествия отца на российский престол. В раннем детстве его воспитанием занималась мать, и в 9 лет началось систематическое обучение мальчика различным предметам. Среди его наставников был великий русский историк Василий Осипович Ключевский. Сергей Александрович, по свидетельству современников, получил прекрасное образование: он обладал глубокими познаниями в истории, литературе и хорошо разбирался в живописи.
В молодости Сергей Александрович принимал участие в русско-турецкой войне 1877-1878 годов, а в феврале 1887 года был назначен командиром лейб-гвардии Преображенского полка. Через четыре года Сергей Александрович отправился в Москву генерал-губернатором Первопрестольной. С 1896 года совмещал должность губернатора с командованием войсками Московского военного округа. До конца жизни деятельность великого князя была связана с Москвой.
В июне 1884 года в Петербурге князь венчался с принцессой Гессен-Дармштадтской Елизаветой Александрой Луизой Алисой, принявшей православие с именем Елизавета Федоровна. Об их семейной жизни ходило много слухов, ее нельзя было назвать счастливой, но жалоб от Елизаветы Федоровны никто, даже самые близкие родственники, не слышал. Детей у них не было, на их воспитание пара привела племянников Марию и Дмитрия. Это были дети Павла, брата Сергея Александровича. Их мать великая княгиня Александра Георгиевна умерла во время родов.
В Москве Сергей Александрович развернул активную деятельность. В 1892 году в городе состоялось торжественное открытие здания Московской городской думы, губернатор был назначен председателем исторического музея и занимал эту должность до последних дней своей жизни. В Москве завершено строительство новой очереди Мытищинского водопровода, открыт МХАТ. Генерал-губернатор уделил внимание и экологическим вопросам: был издан указ о запрете сброса воды предприятий в Москву-реку. Однако эта резолюция вызвала протест многих крупных промышленников; на самом деле он практически не был реализован.
Сергей Александрович активно участвовал в работе Московского археологического общества. Он увлекся археологией во многом благодаря председателю этого общества графу А. С. Уварову, с которым не раз выезжал на раскопки. В 1889 году археологи при активном содействии великого князя работали близ подмосковного села Ильинского, рядом с летней резиденцией генерал-губернатора.
Кроме того, Сергей Александрович увлекся коллекционированием икон, его коллекция демонстрировалась на выставках Московского общества любителей художеств в 1896 и 1897 годах. Правление Сергея Александровича в Москве было серьезно омрачено трагедией, случившейся 18 (30) мая на Ходынском поле. В городе состоялась свадебная церемония царствования Николая II. Для торжеств было выделено Ходынское поле. Во время раздачи подарков началась давка. Только по официальным данным число пострадавших составило 1389 человек. Одним из главных виновников был объявлен генерал-губернатор, за которым прочно закрепилось в народе прозвище «князь Ходынский». Несмотря на то, что в обществе были требования уволить мэра, он сохранил свою должность.
Новая волна протестов против деятельности генерал-губернатора прокатилась в начале ХХ века. 1 января 1905 г он ушел в отставку с поста губернатора и сохранил за собой командование войсками в Московском округе. Во время Первой русской революции 1905 года эсеры приговорили князя к смертной казни за применение военной силы против повстанцев. Для жизни Сергея Александровича это представляло серьезную опасность, жертвами революционного террора в те годы стали тысячи чиновников и военачальников самого высокого уровня.
4 февраля 1905 года около 15 часов у Никольских ворот Кремля в вагон, в котором находился князь, была брошена бомба. От мощного взрыва вагон буквально разорвало на куски, Сергей Александрович погиб. Террористом оказался Иван Каляев, арестованный и через два месяца повешенный. На следствии он показал, что убийство планировалось двумя днями ранее, но Каляев не стал бросать бомбу в карету, в которой, кроме самого князя, находились его жена и малолетние племянники.
Похороны великого князя Сергея Александровича состоялись 10 февраля 1905 года. Было решено похоронить его не в Петербурге, а в Москве в Алексеевском соборе Чудова монастыря. Сам монастырь был разрушен в 1930 году, останки князя были обнаружены только в 1995 году при реконструкции Кремля. Их перевели в Новоспасский монастырь.
Великая княгиня Елизавета, супруга Сергея Александровича, посетила убийцу в тюрьме, подарила Каляеву Евангелие и икону и просила о покаянии. Сама занялась благотворительностью, основала Марфо-Мариинскую обитель милосердия. В 1918 году Елизавету Федоровну арестовали и отправили в Екатеринбург, а затем в Алапаевск. 18 июля того же года великая княгиня была убита, большевики бросили ее в шахту Новая Селимская. После оккупации города Белой армией останки Елизаветы Федоровны были вывезены в Китай, а в 1921 году их перевезли в Иерусалим, где она мечтала быть похороненной.
На месте гибели Сергея Александровича в 1908 году был установлен памятный крест, над эскизом которого работал известный русский живописец В. М. Васнецов. Через десять лет крест был снесен на коммунистическом субботнике при личном участии В.И. Ленина. Восстановили его только в 21 веке, 4 мая 2017 года состоялась торжественная церемония открытия новой мемориальной доски на месте гибели великого князя Сергея Александровича.
