Родился в семье рижского гражданского инженера и архитектора, действительного статского советника Михаила Осиповича Эйзенштейна и Юлии Ивановны (урожденной Конецкой). Он был единственным сыном.
В 1912 году родители развелись официально, и по решению суда мальчик остался с отцом.
В 1915 году Сергей окончил Рижское реальное училище, затем три года учился в Петроградском институте гражданских инженеров. Не закончив учебы, он добровольцем ушел в Красную Армию, был техником-строителем на Западном фронте, художником при политуправлении, участвовал в самодеятельности как художник, актер и режиссер.
Осенью 1920 года Эйзенштейн был направлен в Академию Генштаба на курсы переводчиков (класс японского языка отделения восточных языков), однако вскоре он ушел в театр. Эйзенштейн поступил художником в первый рабочий театр Пролеткульта, где в 1921 году оформил спектакль «Мексиканец» по Дж. Лондону.
В 1921-1922 годах Эйзенштейн являлся слушателем и режиссером-стажером Государственных высших режиссерских мастерских под руководством В. Э. Мейерхольда. Он оформлял с С. И. Юткевичем спектакли в театре «Мастфор» (мастерская Н. М. Фореггера) и в Центральном просветительском театре. С 1923 года Эйзенштейн руководил театральными мастерскими Пролеткульта, преподавал там различные дисциплины (от эстетики до акробатики), многие его ученики (Г. В. Александров, М. М. Штраух, Ю. С. Глизер, И. А. Пырьев) стали впоследствии видными деятелями театра и кино.
