В 1915 году поступил в Институт гражданских инженеров в Петрограде. Октябрьскую революцию 1917 года принял и вступил в студенческий отряд народной милиции. В 1918 году с 3-го курса института ушел добровольцем в Красную Армию, участвовал в обороне Петрограда; работал художником-плакатистом, ставил в самодеятельном театре агитспектакли.
В 1920 году был отправлен на учебу в Академию Генштаба на отделение восточных языков, но военным переводчиком не стал. Поступил на работу в театр Пролеткульта, мечтая стать создателем нового революционного искусства.
Вскоре Эйзенштейн сблизился с Маяковским, Мейерхольдом и другими «левыми» представителями художественных группировок. Увидев в кино неисчерпаемые новые возможности искусства, Эйзенштейн вскоре создал свой первый настоящий фильм «Стачка», показав себя мастером метафоры, монтажа, ритма.
В 1925 году Эйзенштейн поставил «Броненосец Потемкин», вышедший в 1926 году и триумфально прошедший по экранам мира. Этот фильм стал классикой нового киноискусства. А еще через год режиссер снял картину «Октябрь», в которой впервые в художественном кино был показан образ Ленина.
В октябре 1928 года Эйзенштейн вместе с Г.Александровым и Э.Тиссэ отправился в командировку за рубеж с целью изучения западного опыта. Они побывали в США, Мексике и странах Европы. Эйзенштейн выступал по берлинскому радио, читал лекции в Гамбурге, Берлине, Лондоне и Кембриджском университете, Антверпене, Амстердаме, сделал доклад «Интеллектуальный монтаж» в Брюссельском университете и даже начал снимать в Мексике кино, но не успел его закончить. По настоятельной просьбе советского руководства в 1932 году он вернулся в Россию и уже здесь занялся научной и педагогической деятельностью, став заведующим кафедрой режиссуры Государственного института кинематографии (с 1937 года - профессор).
На родине Эйзенштейн продолжил свою режиссерскую, теоретическую и педагогическую работу. Он разработал теорию «интеллектуального кино», согласно которой с помощью развития киноязыка появлялась возможность для зрителя получать не только образные, но и научные понятия.
В 1938 году он поставил фильм «Александр Невский», удостоенный многих наград. Во второй половине 1940-х годов снял фильм «Иван Грозный», 1-я серия которого (1945), воспевшая идею великодержавности, была удостоена Сталинской премии. 2-я серия не вышла на экран, так как трактовка, предложенная режиссером, не устроила власти. Встреча Сталина, Молотова и Жданова с Эйзенштейном и артистом Черкасовым в феврале 1947 года дала возможность переработать картину.
Всего в фильмографии режиссера 23 картины, в ряде из которых он выступил и в качестве сценариста. Огромно и теоретическое наследие Эйзенштейна - он автором фундаментальных работ по теории кинематографа. Ему также принадлежат статьи, очерки и мемуары, а еще рисунки, ставшие известными по посмертным выставкам.
Однако, сердце великого режиссера не выдержало нагрузок. Сергей Михайлович Эйзенштейн умер 11 февраля 1948 года в Москве и был похоронен на Новодевичьем кладбище.