Сергей Мазаев родился 7 декабря 1959 года в Москве.
Будущий музыкант учился в физико-математической школе №279 и в музучилище им. Ипполитова-Иванова по классу кларнета. Мазаев окончил Институт имени Гнесиных и экономический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова.
В 1979 году Сергей сыграл небольшую роль саксофониста в ресторане «Астория» в культовом отечественном фильме Станислава Говорухина «Место встречи изменить нельзя».
В 1980-х годах Мазаев работал в группе «Автограф», ВИА «Музыкальный семестр» (МГУ) и ВИА «Здравствуй, песня».
В 1989 году Сергей Мазаев стал солистом российской рок-групы группы «Моральный кодекс», которая первоначально называлась «Бриллиантовая рука».
В составе «Морального кодекса» музыкант выпустил альбомы: «Сотрясение мозга» (1991), «Гибкий стан» (1996), «Я выбираю тебя» (1997), «Хорошие новости» (2001), «Славянские танцы» (2007) и «Зима» (2014).
Записал видеоклипы: «До свиданья, мама!» (1990), «Дети лета» (1990), «Я тебя люблю» (1990), «Counting» (1991), «Шукаю тебе» (1993), «Ты далеко» (1994), «I'm going» (1995), «Я выбираю тебя» (1995), «Ночной каприз» (1995), «Почтальоны» (1999), «В Москве наступает полночь» (1999), «Кошки» (2001), «Небо» (с группой«Дискотека вария», 2003), «В твоих глазах» (2004), «Девятая рота» (2005), «Московская осень» (2006), «Где ты?» (2008), «Славянские танцы» (2013) и «Зима» (2014).
В 1998 году Мазаев вместе с братьями Ивановыми организовал джазовый проект «VIP Zone Orchestra». С 1999 года Сергей начал выступать с джазовом ансамблем Игоря Бутмана.
В 2000 году артист озвучил роль Пса в мультфильме «Новые бременские».
25 июня 2005 года Сергей Мазаев создал продюсерский центр «Мазай коммуникейшенс», который включает в себя звукозаписывающие и издательские функции.
Музыкант сыграл в картинах: «Старые песни о главном» (1996), «Новейшие приключения Буратино» (1997), «Старые песни о главном 2» (1997), «Старые песни о главном 3» (1998), «Апрель» (2002), «Копейка» (2002), «Карнавальная ночь 2, или Пятьдесят лет спустя» (2006), «Откройте, Дед Мороз!» (2007), «День радио» (2008), «Обитаемый остров: Фильм первый» (2009), «Треск» (2010) и «Мексиканский вояж Степаныча» (2012).
В настоящее время Сергей Мазаев женат на журналистке Галине. Супруги воспитывают дочь Анну и сына Петра. От первого брака у музыканта есть сын Илья.
Супруга — Галина Мазаева, журналист
Сын — Илья, от первого брака
Дочь — Анна, от Галины Мазаевой
Сын — Петр, от Галины Мазаевой
▪ Заслуженный артист РФ (2010)