Сергей родился 4 июня 1984 года в закрытом промышленном городе Свердловске-44 (ныне — Новоуральск) и рос с младшим братом Виталием. Мама мальчиков работала штукатуром-маляром, а папа укладывал дорожный асфальт. Семья считалась неблагополучной. О трагических моментах собственной биографии и творческом пути Сергей впервые рассказал с экранов телевизоров в 2021 году. В начале июня уроженец Свердловской области попал в число гостей проекта «Привет, Андрей!» на канале «Россия-1». В студии программы певец исполнил собственный хит «В белой фате», а присутствующие отметили схожесть голосов и судеб Завьялова и Юрия Шатунова, который тоже рано лишился родителей и вырос в детском доме. Позже в личных социальных сетях музыкант поделился серией фотографий с ведущим Андреем Малаховым, а также артистами Катериной Голицыной, Александром Марцинкевичем и Андреем Картавцевым, которые тоже участвовали в съемках выпуска. Лишенный родных в детстве, музыкант всегда мечтал о большой семье. Счастье в личной жизни Сергей нашел в лице Анастасии Завьяловой. Будущую жену музыкант встретил в поезде. Он пытался добраться в другой город без денег, а девушка работала проводницей и пустила мужчину без билета.
Сергей Завьялов и Любовь Попова — «Со мной до конца»
Некоторое время супруги жили в Кемерове, откуда родом Анастасия, а сейчас обосновались в Москве. Шансонье растит троих детей жены от предыдущих отношений. А его главной фанаткой является теща, которая души не чает в зяте.