Tidlige år
Eisenstein blev født i Riga i Letland, men hans familie flyttede meget i hans tidlige år. Eisenstein fortsatte med at flytte ofte i løbet af sit liv. Eisensteins far Mikhail Osipovich Eisenstein var af tysk-jødisk og svensk afstamning, og hans mor, Julia Ivanovna Konetskaya, kom fra en russisk-ortodoks familie. Han blev født ind i en middelklassefamilie. Hans far var arkitekt, og hans mor var datter af en velhavende købmand. Julia forlod Riga i året for revolutionen i 1905. Hun tog Sergej med sig til Sankt Petersborg. Sergei vendte af og til tilbage for at besøge sin far. Hans far flyttede senere hen til dem omkring 1910. Hans mor lod sig snart skille fra sin far og flyttede til Frankrig væk fra familien.
På Petrograd Institute of Civil Engineering studerede Sergei arkitektur og ingeniørarbejde, som var hans fars job. På skolen sammen med sine medstuderende ville Sergei imidlertid gå ind i militæret for at tjene revolutionen. Hans far støttede ikke, at han gik ind i hæren. I 1918 gik Sergei ind i den røde hær med sin far, Mikhail, som støttede den modsatte side. Dette bragte hans far til Tyskland efter nederlaget, og Sergei til Petrograd, Vologda og Dvinsk. I 1920 blev Sergei forflyttet til en kommandostilling i Minsk efter at have haft succes med at lave propaganda for oktoberrevolutionen. På dette tidspunkt studerede Sergei japansk. Han lærte omkring tre hundrede kanji-tegn, som han angav som en indflydelse på sin billedmæssige udvikling. Dette gav ham også mulighed for at se Kabuki-teater. På grund af sine studier rejste han til Japan.
Fra teater til biograf
I 1920 flyttede Eisenstein til Moskva og begyndte sin karriere som teatermand på Proletkult. Hans produktioner der hed Gasmasker, Lyt Moskva og Wiseman. Eisenstein skulle derefter arbejde som designer for Vsevolod Meyerhold. I 1923 begyndte Eisenstein sin karriere som teoretiker ved at skrive The Montage of Attractions for LEF. Eisensteins første film, Glumovs dagbog, blev også lavet samme år. Dziga Vertov hyrede i første omgang som "instruktør" til filmen Filmen var en del af hans teaterproduktion Wiseman.
"Strike" (1925) var Eisensteins første film i fuld længde. Panserskibet Potemkin (1925) blev godt modtaget af kritikere i hele verden. Fordi han var kendt i hele verden, var Eisenstein i stand til at instruere "Oktober" (også kendt som "Ten Days That Shook The World"). Filmen var en del af tiårsdagen for fejringen af oktoberrevolutionen i 1917. Derefter instruerede han The General Line (også kendt som Old and New). Folk i omverdenen roste filmene. I Sovjetunionen var Eisensteins fokus på strukturelle spørgsmål som kameravinkler, publikumsbevægelser og montage imidlertid ikke vellidt af en stor del af det sovjetiske filmmiljø.
Rejser til Europa
I efteråret 1928 forlod Eisenstein Sovjetunionen for at rejse rundt i Europa. Han fik selskab af Grigori Aleksandrov og filmfotograf Eduard Tisse. Rejsen skulle give Eisenstein og de andre mulighed for at lære om lydfilm. Den ville også vise de berømte sovjetiske kunstnere frem for det kapitalistiske Vesten. For Eisenstein var det imidlertid også en mulighed for at se landskaber og kulturer uden for Sovjetunionen. Han brugte de næste to år på at rejse rundt og holde foredrag i Berlin, Zürich, London og Paris. I 1929 overvågede Eisenstein i Schweiz en oplysende dokumentarfilm om abort instrueret af Edouard Tissé med titlen Frauennot - Frauenglück.
Amerikanske projekter
I slutningen af april 1930 tilbød Jesse L. Lasky, der arbejdede for Paramount Pictures, Eisenstein muligheden for at lave en film i USA. Han accepterede en kortvarig kontrakt på 100.000 dollars og ankom til Hollywood i maj 1930. Denne aftale mislykkedes imidlertid. Eisensteins tilgang til filmproduktion fungerede ikke med den stil og måde, film blev lavet på i de amerikanske filmstudier.
Eisenstein foreslog en biografi om krigsmaterielinvestoren Sir Basil Zaharoff og en filmversion af Arms and the Man af George Bernard Shaw. Han lagde også planer om en filmatisering af Sutter's Gold af Jack London. Men studiets producenter brød sig ikke om planen. Paramount foreslog derefter en filmatisering af Theodore Dreisers An American Tragedy. Dette begejstrede Eisenstein, som havde læst og kunne lide værket og havde mødt Dreiser på et tidspunkt i Moskva. Eisenstein færdiggjorde et manuskript i begyndelsen af oktober 1930. Paramount kunne slet ikke lide det. De følte sig også intimideret af major Frank Pease, formand for Hollywoods tekniske direktørinstitut. Pease, der var antikommunist, startede en offentlig kampagne mod Eisenstein. Den 23. oktober 1930 erklærede Paramount og Eisenstein deres kontrakt for ophævet. Eisenstein og hans filmpartnere fik returbilletter til Moskva på Paramount's regning.
Eisenstein stod over for at skulle vende hjem som en fiasko. Den sovjetiske filmindustri var ved at løse problemet med lydfilm uden ham og hans film. Hans metoder og idéer blev i stigende grad angrebet som "ideologiske fiaskoer". De blev kaldt eksempler på formalisme. Mange af hans teoretiske artikler fra denne periode, såsom Eisenstein on Disney, er årtier senere blevet fundet frem som vigtige videnskabelige tekster. De bruges på filmskoler over hele verden.
Eisenstein tilbragte meget tid sammen med Charlie Chaplin. Chaplin anbefalede Eisenstein at møde den amerikanske socialistiske forfatter Upton Sinclair, som Chaplin mente kunne hjælpe Eisenstein. Sinclairs værker var blevet accepteret af og blev læst i Sovjetunionen og var kendt af Eisenstein. De to kunne lide hinandens værker. Mellem slutningen af oktober 1930 og Thanksgiving samme år havde Sinclair fået forlænget Eisensteins orlov fra Sovjetunionen. Han fik også tilladelse til, at Eisenstein kunne rejse til Mexico for at lave en film, der skulle produceres af Sinclair og hans kone, Mary Craig Kimbrough Sinclair. De gik sammen med tre andre investorer for at oprette Mexican Film Trust.
Rejse til Mexico
Den 24. november underskrev Eisenstein en kontrakt med fonden. Aftalen var "baseret på Eisensteins ønske om at være fri til at lede produktionen af en film i overensstemmelse med hans egne ideer om, hvad en mexicansk film bør være, og i fuld tillid til Eisensteins kunstneriske integritet". I kontrakten stod der også, at filmen skulle være "upolitisk". Pengene kom først fra fru Sinclair og ville være "ikke mindre end femogtyve tusinde dollars". Tidsplanen for at lave filmen ville være "en periode på fra tre til fire måneder". I kontrakten stod der også, at "Eisenstein ... accepterer, at alle film, som han har lavet eller instrueret i Mexico, alle negative film og positive udskrifter samt alle historier og ideer, der er indeholdt i den nævnte mexicanske film, vil være fru Sinclairs ejendom ...". En tilføjelse til kontrakten, dateret den 1. december, gav mulighed for, at "den sovjetiske regering kan få den [færdige] film gratis til visning i U.S.S.S.R.". Efter sigende blev det mundtligt besluttet, at filmen skulle være en time lang.
Den 4. december 1930 var Eisenstein på vej til Mexico med tog. Han fik selskab af Alexandrov og Tisse. Senere kom han med et kort resumé af den seksdelte film, der skulle komme. Dette ville blive den endelige plan, som Eisenstein ville lægge sig fast på for sit projekt. Titlen på projektet, ¡Que viva México!, blev besluttet nogen tid senere. Under opholdet i Mexico mødtes Eisenstein socialt med Frida Kahlo og Diego Rivera. Eisenstein kunne lide disse kunstnere og den mexicanske kultur i almindelighed. De inspirerede Eisenstein til at kalde sine film for "bevægelige fresker".
Efter at have været væk fra Sovjetunionen i lang tid sendte Stalin et telegram, hvori han sagde, at han var bekymret for, at Eisenstein var blevet desertør. Eisenstein gav Mary Sinclairs yngre bror, Hunter Kimbrough, skylden for filmens problemer. Kimbrough var blevet sendt med for at fungere som line producer på filmen. Eisenstein håbede at kunne presse Sinclairs til at stoppe Stalin, så Eisenstein kunne færdiggøre filmen på sin egen måde.
Den forstyrrede Sinclair lukkede produktionen ned. Han beordrede Kimbrough til at vende tilbage til USA med de resterende filmoptagelser. De tre sovjetter kom også for at se, hvad de kunne gøre med den film, der allerede var optaget. Til den ufærdige filmatisering af "romanen" Soldadera havde Eisenstein fået 500 soldater, 10.000 geværer og 50 kanoner fra den mexicanske hær. Dette gik tabt på grund af Sinclairs aflysning af produktionen.
Da Eisenstein ankom til den amerikanske grænse, afslørede toldvæsenet skitser og tegninger af Jesus sammen med andet materiale af pornografisk karakter ved en gennemsøgning af hans kuffert. Eisensteins visum til genindrejse var udløbet, og Sinclairs kontakter i Washington kunne ikke sikre ham en yderligere forlængelse. Eisenstein, Alexandrov og Tisse fik efter en måneds ophold ved den amerikansk-mexicanske grænse uden for Laredo i Texas et 30-dages "pas" til at komme fra Texas til New York. Derfra ville de få lov til at rejse til Moskva. Kimbrough vendte tilbage til Los Angeles med den resterende film.
Eisenstein turnerede i det sydamerikanske Sydamerika på vej til New York. I midten af 1932 lykkedes det Sinclairs at få Sol Lesser til at arbejde for dem. Lesser havde netop åbnet sit eget distributionskontor i New York, Principal Distributing Corp. Lesser indvilligede i at føre tilsyn med efterbehandlingen af de mange kilometer negative - på Sinclairs' regning - og distribuere det færdige produkt. To kortfilm og et kort emne - henholdsvis Thunder Over Mexico baseret på "Maguey"-optagelserne, Eisenstein in Mexico og Death Day - blev færdiggjort og udgivet i USA mellem efteråret 1933 og begyndelsen af 1934.
Eisenstein så aldrig nogen af Sinclair-Lesser-filmene, og heller ikke en senere film af hans første biograf, Marie Seton, der hedder Time In The Sun. Han ville offentligt sige, at han havde mistet al interesse for projektet.
Tilbage til Sovjetunionen
Eisensteins rejse til Vesten fik den sovjetiske filmbranche til at se på ham med en mistænksomhed, som aldrig helt forsvandt. Han tilbragte tilsyneladende noget tid på et sindssygehospital i Kislovodsk i juli 1933. Dette var muligvis et resultat af depression, fordi han indså, at han aldrig ville få lov til at redigere de mexicanske optagelser, som Sinclair havde overdraget til Hollywood-redaktionen.
Han fik derefter et job som underviser på filmskolen GIK (nu Gerasimov Institute of Cinematography), hvor han tidligere havde undervist. I 1933 og 1934 var han ansvarlig for at skrive uddannelsesplanen. Eisenstein giftede sig med filminstruktøren og forfatteren Pera Atasheva (1900-65) i 1934. De forblev gift indtil hans død i 1948. Der hersker tvivl om hans seksualitet.
I 1935 påbegyndte han et andet projekt, Bezhin Meadow. Det ser ud til, at filmen havde mange af de samme problemer som Que Viva Mexico. Eisenstein besluttede at filme to versioner af plottet. Den ene var for voksne seere og den anden for børn. Han undlod at opstille en klar tidsplan for optagelserne. Han brugte også meget film, hvilket betød store omkostninger og overskredne deadlines. Filmen løb ind i problemer, fordi den ikke fik fuld støtte fra sine amerikanske finansiører.
Det, der måske reddede Eisensteins karriere på dette tidspunkt, var, at Stalin endte med at sige, at Bezhin Meadow-problemerne, sammen med flere andre problemer i branchen, mindre havde at gøre med Eisensteins tilgang til filmproduktion end med de ledere, der skulle have holdt øje med ham. Dette gjorde i sidste ende Boris Shumyatsky, "executive producer" af sovjetiske film siden 1932, til den skyldige. I begyndelsen af 1938 blev han anmeldt, arresteret, retsforfulgt og dømt som forræder og skudt. (Den produktionsansvarlige i filmstudiet Mosfilm, hvor Meadow blev lavet, blev også udskiftet, men uden flere henrettelser).
Tilbage til succes
Eisenstein var derefter i stand til at imponere Stalin igen for "endnu en chance", og han valgte blandt to tilbud at lave en film om Alexander Nevskij med musik komponeret af Sergej Prokofiev. Denne gang fik han dog også en medforfatter, Pjotr Pavlenko, til at komme med et færdigt manuskript. Han fik professionelle skuespillere til at spille rollerne. Han fik også en assisterende instruktør, Dmitri Vasilyev, for at gøre optagelserne hurtigere.
Resultatet blev en film, der blev kritisk modtaget af både Sovjetunionen og Vesten. Han vandt Lenin-ordenen og Stalinprisen. Det var en åbenlys allegori og en hård advarsel mod Nazi-Tysklands voksende kræfter. Den blev påbegyndt, færdiggjort og sat i biograferne i løbet af 1938. Det var Eisensteins første film i næsten et årti. Det var også hans første film med lyd.
Men få måneder efter offentliggørelsen indgik Stalin sin aftale med Hitler. Nevsky blev hurtigt trukket tilbage fra distribution. Eisenstein vendte tilbage til undervisningen. Han fik til opgave at instruere Richard Wagners Die Walküre på Bolsjojteatret. Eisenstein måtte vente, indtil Hitler sendte tyske tropper over den sovjetiske grænse i et fatalt førsteangreb, for at se Nevsky få bred distribution og reel international succes.
Da krigen kom til Moskva, var Eisenstein en af de mange filmskabere, der blev evakueret til Alma-Ata. Det var her, han første gang overvejede at lave en film om zar Ivan IV. Eisenstein skrev breve til Prokofiev fra Alma-Ata. Prokofiev sluttede sig til ham der i 1942. Prokofiev komponerede partituret til Eisensteins film. Eisenstein tegnede kulisser til en operaversion af Krig og fred, som Prokofiev var ved at skabe.
Ivan-trilogi
Eisensteins film Ivan den Forfærdelige, første del, der viste Ivan IV af Rusland som nationalhelt, blev godt modtaget af Josef Stalin (og vandt en Stalinpris). Efterfølgeren, Ivan The Terrible, Part II, blev ikke godkendt af regeringen. Hele filmen fra den ikke færdiggjorte Ivan The Terrible: Del III blev fjernet, og det meste af den blev ødelagt (selv om flere af de filmede scener stadig eksisterer i dag).
Eisensteins helbred var også svækket. Han fik et hjerteanfald under optagelserne til denne film. Han døde kort efter af endnu et hjerteanfald i en alder af 50 år. Han ligger begravet på Novodevichy-kirkegården i Moskva.