Видатний учений в галузі електротехніки, обчислювальної техніки, один із творців перших радянських електронно-обчислювальних машин. Професор (1935 р.), доктор технічних наук (1939 р.), академік АН УРСР (1945 р.), академік АН СРСР (1953р.), Герой Соціалістичної Праці (1956 р.). Завідувач відділу автоматики Всесоюзного електротехнiчного iнституту (1936–1946 рр.), завідувач кафедри релейного захисту та автоматизації електричних систем Московського енергетичного інституту (1943–1944 рр.), науковий керівник ЦКБ електропривода та автоматики Наркомату електропромисловості СРСР (1944–1946 рр.), директор Інституту енергетики АН УРСР (1946–1947 рр.), директор Інституту електротехніки АН УРСР (1947–1950 рр.), завідувач лабораторії (1950–1953 рр.), директор Інституту точної механіки та обчислювальної техніки АН СРСР, м. Москва (1953–1973 рр.).
Лауреат Ленінської премії (1966 рр.) та Державних премій СРСР (1950, 1969 рр.).
Сергій Олексійович Лебедєв народився 2 листопада 1902 року у Нижньому Новгороді в сім’ї вчителя. У 1928 р. закінчив Московське вище технічне училище ім. М.Е.Баумана за фахом інженер-електрик.
Працював викладачем МВТУ ім. М.Е. Баумана i одночасно молодшим науковим спiвробiтником Всесоюзного електротехнiчного iнституту (1928–1936 рр.). Незабаром С.О. Лебедєв очолив групу, а згодом i лабораторiю електричних мереж. У 1939 році захистив докторську дисертацiю, не маючи ступеня кандидата наук. В її основу була покладена розроблена ним теорiя штучної стiйкостi енергосистем.
Під час другої світової війни С.О. Лебедєв працював у оборонній промисловості, де створив систему стабілізації танкової гармати при прицілюванні та аналогову систему автоматичного самонаведення на ціль авіаційної торпеди. У 1943р. заснував у Московському енергетичному інституті кафедру релейного захисту та автоматизації енергосистем, яку очолював до 1948 р. У цей час ним закладено наукові та методичні основи підготовки інженерів-електриків, які спеціалізуються в галузі автоматичного управління такими складними об’єктами як електроенергетичні системи. Дослiдження в енергетицi, котрими займався С.О. Лебедєв, потребували великої кiлькостi обчислень i тому його iнтереси стали перемiщатися до автоматизацiї обчислень. У 1945 р. ним було створено першу в країнi електронну аналогову обчислювальну машину для розв’язання систем звичайних диференцiйних рiвнянь, якi часто зустрiчаються в задачах, пов’язаних з енергетикою.
У 1946 році С.О. Лебедєва запрошено в Київ на посаду директора Інституту електротехнiки (нині Інститут електродинаміки АН УРСР). У тому ж роцi його обирають дiйсним членом Академiї. За першi два роки життя в Києвi вiн ніби пiдбив пiдсумок своєї дiяльностi в галузi енергетики, завершивши її роботою (разом iз Л.В. Цукерником) по створенню пристроїв компаундування генераторiв електростанцiй, вiдзначеною Державною премiєю СРСР, а в наступнi три роки зробив основний внесок у вiтчизняну цифрову обчислювальну технiку — незалежно i паралельно з захiдними вченими розробив принципи побудови електронних обчислювальних машин iз зберiгаємою в пам’ятi програмою i реалiзував їх з колективом своєї лабораторiї в Малiй електронно-лiчильнiй машинi “МЕСМ” (1949-1951 рр.).
Понад 20 років С.О. Лебедєв працював в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки АН СРСР, де створив наукову школу в галузi суперкомп’ютерiв та спецiалiзованих обчислювальних машин для управління системами реального часу і обґрунтував основний напрям розвитку комп’ютерів цих класів — розпаралелювання обчислювального процесу. Пiд керiвництвом С.О.Лебедєва було розроблено та створено 15 типiв комп’ютерiв: від перших лампових, що виконували лише сотні та тисячі операцій у секунду, до швидкодіючих машин на інтегральних мікросхемах з продуктивністю в мільйони операцій у секунду.
Академік С.О. Лебедєв помер 3 липня 1974 року в м. Москві.
Президією АН СРСР у 1977 році засновано премію ім. С.О. Лебедєва, яка вручається науковцям за видатні наукові роботи в галузі обчислювальної техніки, приладобудування й створення засобів і систем автоматизації та управління.