Сергей Львович Фирсов родился 8 июля 1967 года в Ленинграде. В 1991 году закончил исторический факультет Ленинградского государственного университета. В 1994 году в Санкт-Петербургском филиале Института российской истории РАН защитил кандидатскую диссертацию «Православная Церковь и Российское государство в конце XIX — начале XX в. (Проблема взаимоотношений духовной и светской власти)», а в 1997 году там же — докторскую диссертацию «Православная Церковь и Российское государство в 1907–1917 гг.: Социальные и политические проблемы».
С 1991 года преподавал в ЛЭТИ (ныне Санкт-Петербургский электротехнический университет; кафедра истории культуры, государства и права), с 1995го преподает на филологическом и философском факультетах Санкт-Петербургского государственного университета.
С 2000 года — профессор кафедры философии религии и религиоведения философского факультета Санкт-Петербургского государственного университета.
Предметы научного интереса — история религии и история Русской православной церкви (Синодального и Советского периодов), социальная психология, политическая история.
Автор более 270 научных, научно-популярных, учебно-методических и публицистических работ, в том числе книг «Православная Церковь и государство в последнее десятилетие существования самодержавия в России» (СПб., 1996), «Время в судьбе: Святейший Сергий, патриарх Московский и всея Руси: К вопросу о генезисе „сергианства“ в русской церковной традиции XX века» (СПб., 1999), «История России: 1796–1894. Учебник» (СПб., 1999), «Русская Церковь накануне перемен (конец 1890х — 1918 г.)» (М., 2002), «Апостасия: „Атеист Александр Осипов“ и эпоха хрущевских гонений на Русскую Православную Церковь» (СПб., 2005), «Отечественная история: Краткий курс» (СПб., 2006), «Церковь в Империи: Очерки из церковной истории эпохи Императора Николая II» (СПб., 2007), «Николай II: Пленник самодержавия» (СПб., 2009).