Архимандрит Сергий (Шеин) был десятым ребенком в семье коллежского секретаря из Тульской губернии и с детства воспитывался в духе христианского благочестия. Окончил Училище правоведения, занимал ряд должностей на государственной службе, включая Комиссию по церковным делам, был депутатом IV Государственной Думы.

В годы драматических событий 1917-1918 годов он был включен в состав Сек­ре­та­ри­а­та Свя­щен­но­го Со­бо­ра Пра­во­слав­ной Рос­сий­ской Церк­ви в ка­че­стве сек­ре­та­ря; вскоре принял монашеский постриг, затем был рукоположен в священный сан, а после возведен в архимандриты. Будучи настоятелем Пет­ро­град­ско­го Пат­ри­ар­ше­го Тро­иц­ко­го по­дво­рья на Фон­тан­ке, он также занимал должность за­ме­сти­те­ля пред­се­да­те­ля Прав­ле­ния Цер­ков­но­го Об­ще­ства объ­еди­нён­ных Пет­ро­град­ских Пра­во­слав­ных при­хо­дов. На иждивении отца Сергия находились две сестры, оставшиеся при новой власти без мест на службе и средств к существованию.

В 1922 году архимандрит Сергий оказался в числе ложно обвиненных по делу «о со­про­тив­ле­нии изъ­я­тию цер­ков­ных цен­но­стей». На суде он вёл себя с чувством глубокого достоинства, отвергнув все обвинения. Националистические убеждения, дворянское происхождение и высшее образование послужили при вынесении приговора отягчающими обстоятельствами. Вместе с Петроградским митрополитом Вениамином и двумя мирянами он был приговорен к расстрелу. Приговор большевистского трибунала был исполнен ночью на окраине города; перед казнью осужденных обрили и переодели в лохмотья, чтобы впоследствии никто не опознал представителей духовенства. Тела невинно убиенных не найдены до сих пор. На Ар­хи­ерей­ском со­бо­ре Рус­ской Пра­во­слав­ной Церк­ви в 1992 году архимандрит Сергий был прославлен в лике преподобномучеников.

На иконах преподобномученика Сергия (Шеина) изображают в монашеском клобуке, облачении архимандрита и с крестом в руке – в знак принятого им мученичества. На ряде святых образов он изображен со свитком, на котором начертаны последние слова, произнесенные им на судилище безбожников: «Я ни с кем не борюсь, только с самим собой». Также со свитком с руке его можно видеть на иконе Собора мучеников и исповедников Церкви Русской.