Из мещан, в 1915 по ходатайству ПБ в связи с получением классного чина исключен из мещанского сословия. По окончании 10-й петерб. гимназии поступил на ист.-филол. фак. Петерб. ун-та, к-рый и окончил в 1910 по славян.-рус. отд-нию с дипломом 1-й степени. С сент. 1910 оставлен на два года при ун-те по каф. рус. яз. и словесности для приготовления к проф. званию.
В ПБ О. начал работать сразу же по окончании ун-та. С 1 апр. 1910 зачислен в кач-ве вольнотр-ся в Отд-ние философии и педагогики. По ходатайству зав. Отд-нием В. М. Карийского, отмечавшего «необыкновенную подготовленность О. к занятиям в библиотеке», до того в продолжении семи лет работавшего в б-ке 10-й гимназии «по составлению систематического и карточного каталога и по выдаче книг», хорошие знания греч., лат., фр., нем. и англ, яз. и «славянских наречий», а также «хорошие умственные дарования, большое трудолюбие, живой интерес к библиотечным занятиям», О. был назначен с 1 июля 1911 мл. пом. б-ря этого Отд-ния. В Отд-нии философии О. выполнял все текущие библ. работы, кроме того, им была осуществлена каталогизация дис. XVI—XVIII вв., переданных из Отд-ния богословия, проверка и каталогизация имевшихся в отд-нии 1035 кн. из б-ки гр. М. Ю. Виельгорского.
В связи с орг-цией в 1916 Пермского отд-ния Петрогр. ун-та 5 сент. 1916 О. обратился к дир. Б-ки с просьбой освободить его от выполнения обязанностей по Б-ке на 1916—17 учеб, год «с сохранением за мной звания помощника библиотекаря... для вступления в нее по окончании моей командировки». 5 сент. он был освобожден «от служебных занятий по библиотеке с сохранением должности младшего помощника библиотекаря без содержания». Однако, по окончании этого учеб, года 22 авг. 1917 О. обратился к дир. ПБ с просьбой об отчислении из числа ее работников ввиду своего решения продолжить преп. деятельность в Пермском ун-те.
Работая в ПБ и будучи оставленным при ун-те для подгот. к проф. званию, О. сосредоточил свои науч. интересы на изучении истории рус. яз. по материалам памятников древнерус. лит., помещая результаты своих иссл. в ведущих изд. («Изв. ОРЯС», «Иссл. по рус. яз.», «Рус. филол. вест.» и др.). В часы, свободные от службы в ПБ, занимался преп. деятельностью: в 1912—13 — в 1-й петерб. гимназии, а с осени 1915 — в Петрогр. ун-те и на Высших жен. курсах в кач-ве приват-доцента. С орг-цией Пермского отд-ния Петрогр. ун-та, вскоре преобразов. в самост. Пермский ун-т, О. становится его проф.; был деканом фак., работал здесь до 1922. В 1922 вернулся в Петроград. 24 окт. 1922 обратился в Совет ПБ с просьбой «о новом включении» его в число служащих Б-ки. В дек. 1922 работал в ПБ, занимаясь каталогизацией. С 1922 до переезда в Москву в 1944, О.— проф., зав. каф. Петрогр. (Ленингр.) ун-та. Основатель и первый дир. Ин-та рус, яз. АН СССР (1944—50), зав. сектором Ин-та языкознания АН СССР (1950—53). В янв. 1931 избран чл.-кор. АН СССР по отд-нию обществ, наук (яз. и лит. европ. народов), а в янв. 1939 — акад. по тому же отд-нию (филология, рус. яз.).
Творчеству О. присуща широта науч. интересов, гл. обл. его иссл. были история рус. яз., диалектология и лексикография. Он выдвинул оригин. теорию происхождения и развития рус. лит. яз., мн. внимания уделял сост. слов. рус. яз., начав эту работу еще в 1912 под руководством акад. А. А. Шахматова и занимаясь слов, делом до конца своей жизни. С его именем связаны мн. начинания в этой обл. Под руководством О. составлялась в Ленинграде слов, картотека рус. яз., послужившая началом разл. лекси-когр. работ. Он был ред. акад. слов. совр. рус. лит. яз., чл. редкол. 17-томного акад. слов. совр. рус. лит. яз. Много внимания уделял общим проблемам культуры рус. речи.
О. избран чл.-кор. Болгарской и Чешской акад., почет, д-ром ун-та в Осло.
Лауреат Гос. (1947) и Ленинской (1970, посмертно) премий.
Награжден тремя орденами Ленина.
Соч.: Избр. работы по рус. яз. (М., 1960); Именное склонение в современном русском языке. Т. 1—2 (Л., 1927—30); Хрестоматия по истории русского языка. Ч. 1—2. Несколько изд. (М., 1938 ... 1952, совм. с С. Г. Бархударовым); Очерки по истории русского литературного языка старшего периода (М.; Л., 1946); Культура русского языка (М.; Л., 1948); Очерки по морфологии русского глагола (М., 1953).
Справ.: БСЭ; АН СССР: Перс, состав.
Лит.: Виноградов В. В. Научная деятельность академика С. П. Обнорского: (К 70-летию со дня рождения) //Изв. АН СССР. Отд-ние лит. и яз. Т. 17, вып. 3. 1958; Филин Ф. П. Сергей Петрович Обнорский: (история рус. яз., рус. лексикография) //Рус. яз. за рубежом. 1972. № 12; Жуковская Л. П. Развитие славяно-русской палеографии: (В дорев. России и в СССР). М., 1963.
100-летие. С. 466, 474.
Арх.: Арх. РНБ. Ф. 1, оп. 1, 1910, № 73; Ф. 2, оп. 1, 1922, № 54; ПФА РАН. Ф. 1618.
Иконогр.: БСЭ; АН СССР: Перс, состав.
Л. А. Шилов