Происхождение Сергея Брина располагало к тому, чтобы заниматься исследованиями в области науки — он родился в Москве в семье учёных. Его отец, Михаил Брин — кандидат физико-математических наук, сотрудник Научно-исследовательского экономического института при Госплане СССР и преподаватель Мэрилендского университета. Мать, Евгения Брин — научный сотрудник в Институте нефти и газа, метеоаналитик Центра космических полетов Годдарда NASA.
Будучи евреями по национальности, родители Сергея Брина сталкивались с антисемитизмом на работе, из-за чего были вынуждены эмигрировать в США в 1979 году.
Сергей Брин учился в Монтессори-школе — учебном заведении, которое сильно отличается своим подходом к воспитанию детей. На первый план выходит раскрытие того потенциала, что заложен в ребёнке от природы. Здесь поощряется самостоятельность и креативность, желание изобретать новое, а учителя выступают в качестве скорее советников. По воспоминаниям Брина, опыт обучения в данной школе впоследствии ему сильно помог в той части его жизни, что касалась независимости и принятии самостоятельных решений.
Тогда же, в школьные годы, Брин увлёкся программированием. В 1993 году он получил степень бакалавра по специальностям «компьютерные системы» и «математика» в Университете Мэрилэнда и стал обладателем стипендии National Science Foundation Graduate Fellowship на продолжение обучения. Для поступления в магистратуру он выбрал Стэндфордский университет. В стенах престижнейшего университета и зародилась бизнес-идея, которой было суждено стать величайшей в новой истории.
В Стэнфорде Брин познакомился и подружился с будущим сооснователем Google Ларри Пейджем. Брин и Пейдж начали сотрудничать над научной работой, посвященной поиску данных в интернете — The Anatomy of a Large-Scale Hypertextual Web Search Engine («Анатомия крупномасштабного гипертекстового поискового движка»). Вместе они разработали алгоритм для поиска в интернете под названием PageRank. Он заключался в том, чтобы сортировать поисковую выдачу в зависимости от актуальности и авторитетности сайта и количества ссылок на него — а не от того, сколько раз то или иное слово встречается на странице. На основе этого алгоритма возникла поисковая система, которую Брин и Пейдж сперва назвали BackRub — дословно переводится как «массаж спины». А уже потом возникло знакомое нам всем наименование Google. Домен google.com был зарегистрирован 15 сентября 1997 года.
В 1998 году Брин и Пейдж основали компанию Google. Сумму для старта бизнеса помогли собрать родные и друзья — около $1 миллиона, из которого $100 тысяч вложил сооснователь Sun Microsystems Энди Бехтольшейм. Уже через год стартапу удалось привлечь $25 млн венчурного финансирования. Компания переехала в офис в Пало-Альто (Кремниевая долина). Не заставил себя ждать и выход на IPO — для этой бизнес-процедуры в качестве генерального директора в компанию пригласили Эрика Шмидта. По итогам первого публичного размещения акций в 2004 году капитализация Google составила $23 миллиарда, а состояние Сергея Брина достигло $3,8 миллиарда. Баснословно обогатились все держатели акций Google, семь из которых стали миллиардерами, 900 — миллионерами.
В 2000-х Google активно покупала другие компании и расширяла сферу своих интересов. В 2004 году она купила стартап Keyhole, который разработал сервис Earth Viewer со спутниковыми снимками Земли (современный Google Earth). В 2005 году произошла сделка по покупке разработчика программного обеспечения Android, а 2006-м Google купил видеохостинг YouTube. В 2015 году руководство Google провело реорганизацию: была создана холдинговая компания, Alphabet, которая стала управлять Google.
К концу 2019 года Сергей Брин и его партнёр Ларри Пейдж отошли от операционного управления корпорацией, оставив должности президента и генерального директора. Оставив заботы по управлению своим бизнес-детищем, Брин сосредоточился на некоммерческой деятельности и благотворительности. В частности, к декабрю 2022 года он пожертвовал более $1 миллиарда организациям, которые занимаются лечением пациентов с болезнью Паркинсона. Сам Сергей Брин является носителем мутации гена LRRK2, которая увеличивает предрасположенность к болезни Паркинсона. У матери бизнесмена в молодом возрасте диагностировали это заболевание. В 2023 году по инициативе Брина была создана организация Catalyst4, которая занимается вопросами здравоохранения и изменения климата.