Родился в городе Москва, Российская Империя. Мать Троицкого была портнихой, шила для солисток Большого театра. Отец был кондитером-пирожником в фирме «Кадэ-трамблз». От сильного жара печей у него испортилось зрение, и он был уволен. Сначала стал торговать вразнос, а потом ему доверила свой товар на комиссию фирма «Когоров и Сутыгин». Умер Дмитрий Троицкий в 1920 году. Его жена во время Великой Отечественной Войны была эвакуирована в Ульяновск, где и умерла в 1943 году. Сергей Троицкий учился в Самотецком городском училище, а затем в торговой школе, которую окончил в 1914 году. В период с 1914 по 1924 годы Троицкий работал конторщиком и счетоводом на различных предприятиях. В 1926 году Сергей Дмитриевич окончил вечерние режиссерско-инструкторские курсы Московского Пролеткульта, в 1931 году – университет искусств, а в 1937 году - режиссёрские курсы при ВТО. С 1926 по 1945 годы Троицкий был актером театра ВЦСПС, режиссером в Иркутском ТРАМе, актёром Московского театра обороны, Московского областного театра имени Маяковского, артистом Всесоюзного концертного объединения. В 1945 году Сергей Троицкий вошел в штат театра-студии киноактёра и киностудии «Мосфильм» (с 1951 по 1953 годы командировался в Германию, в театр Группы советских войск). Троицкий - актёр характерно-комедийного амплуа. Его дебют в кино состоялся ещё в немом кино, в 1924 году, а основная кинематографическая деятельность началась с начала 1940-х годов.