Сергей Сергеевич Попов родился в декабре 1887 года в Москве. Он происходил из славной семьи, принадлежавшей к кругу культурного московского купечества. Поповым принадлежала крупная суконная мануфактура под Воскресенском (ныне — Истрой). Семейная переписка конца XIX – начала XX вв. свидетельствует о том, что искусство было одним из главных интересов Поповых. Некоторые члены этой семьи полностью посвятили себя творческой работе: младшая сестра, Любовь Сергеевна Попова, стала всемирно известной художницей, в то время как младший брат, Павел Сергеевич Попов (впоследствии близкий друг М. А. Булгакова), стал известным литературоведом и профессором МГУ. Специального музыкального образования С. С. Попов не получил, однако уже с 20-летнего возраста вёл самостоятельные исследования, постоянным направлением которых было составление библиографии о русской музыке. Начиная с 1910-х г. Попов работал в различных музыкально-научных учреждениях Москвы (ГИМН, музыкальная секция ГАХН), принимал участие в разработке концепции издания полных собраний сочинений русских композиторов-классиков, был авторитетным специалистом в этой сфере музыкознания. Основной труд — научное восстановление первой оперы Чайковского «Воевода». Эта работа в настоящее время неизвестна.

Расстрелян 13 ноября 1937 г. «за антисоветскую агитацию и контрреволюционную деятельность». При аресте Попова его богатейшая библиотека была частично уничтожена, а частично расхищена соседями и пущена в букинистическую продажу. Единственными известными сегодня экземплярами из этой библиотеки являются рукописные копии увертюр Чайковского, купленные у букинистов сотрудниками ГБЛ, очевидно, вскоре после ареста и расстрела Попова.

Реабилитирован в январе 1958 г.