В миру будущего архимандрита звали Иоанном Зайцевым. Он родился в 1863 году в Гатчине, в семье чиновника, и окончил там Николаевский институт. Тяга к уединению привела его в 1891 году послушником в Нилову пустынь Тверской епархии, где он помогал учителю церковноприходской школы. Постриг с именем Сергий он принял осенью 1893 года, через год стал иеродиаконом, а в 1896-м — иеромонахом.

Образованного инока заметил новый тверской архиерей, епископ Димитрий (Самбикин): назначил его казначеем Новоторжского Борисоглебского монастыря, потом экономом архиерейского дома, а затем поручил и обязанности благочинного монастырей округа. Когда в 1905 году владыку Димитрия перевели в Казань, отец Сергий не захотел расставаться с любимым архипастырем и последовал за ним. В Казани он был возведён в сан игумена и снова стал экономом, но городская суета его тяготила, и в 1906 году архиепископ отпустил его настоятелем в тихую Свияжскую Макарьевскую пустынь. Там же его сделали благочинным монастырей второго округа епархии — эту должность он нёс до самой смерти.

В 1908 году архиепископ Димитрий скончался; его преемник возвёл игумена Сергия в сан архимандрита, а в начале 1909 года назначил настоятелем древнего Успенского Зилантова монастыря под Казанью. Обитель досталась ему с расстроенным хозяйством и нехваткой братии, и все годы настоятельства прошли в стройке, хлопотах и просьбах о переводе иноков из других монастырей.

Перевороты 1917 года и последовавшие за ними распоряжения новой власти дошли и сюда: земли и угодья отняли, послушников призвали в армию. К середине 1918 года в монастыре оставалось одиннадцать человек. Летом обитель заняли военные — Зилантова гора была господствующей высотой и показалась им удобной, — и архимандрит просил епархиальное начальство временно расселить братию по казанским монастырям. Накануне того, как войска оставили город, монахи вернулись в родные стены.

Рано утром 10 сентября 1918 года в слободу ворвались красноармейцы. У монастыря им встретилось одиночное сопротивление, и это их озлобило. Ворвавшись в обитель, они начали грабить и искать, на ком выместить злобу. Братия в это время была в трапезной после литургии: по уставу за столом читали житие преподобного Моисея Мурина, чья память приходилась на тот день, — а он тоже принял мученическую смерть вместе с учениками, когда на его обитель напали. Монахов вытолкали из трапезной, выстроили у стены монастырского двора и расстреляли всех во главе с архимандритом Сергием.

Выжил один — престарелый иеромонах Иосиф, потерявший сознание при первых выстрелах. Придя в себя и увидев, что помочь уже некому, он добрёл до города и нашёл приют в Иоанно-Предтеченском монастыре. Управлявший тогда епархией архимандрит Иоасаф (Удалов), чтобы никого не подставить под новые репрессии, сам отпел и похоронил убитых. Отец Иосиф умер год спустя, но успел не раз рассказать о случившемся — благодаря ему память о зилантовских мучениках и сохранилась.