Ծնվել է 1924 թվականի հունվարի 9-ին Թբիլիսիում, որտեղ էլ ավարտել է միջնակարգ դպրոցը: 1945 թվականին ընդունվել է Կինոմատոգրաֆիայի Պետական Ինստիտուտ` ռեժիսյուրայի բաժին և սովորել է Իգոր Սևչենկոյի ղեկավարության ներքո: 1952 թվականին նա սկսեց աշխատել Ալեքսանդր Դովժենկո Ֆիլմ կինոստուդիայում` Կիևում, որպես ֆիլմերի ռեժիսոր:

Մինչև 1963 թվականը նա հանդիսացել էր չորս ոչ այնքան ուշագրավ լիամետրաժ գեղարվեստական ֆիլմերի և երեք կարճամետրաժ դոկումենտալ ֆիլմերի ռեժիսոր: 1964 թվականին նրա «Մոռացված նախնիների ստվերները» («Հրեղեն ձիերը»), բերեցին նրան համաշխարհային հռչակ: Պարադոքսալ կերպով նրա խնդիրները սկսվեցին հենց այս ֆիլմից:

1965 թվականին նա սկսեց աշխատել «Կիևի որմնանկարները» հակապատերազմական ֆիլմի վրա, որի նկարահանումները շուտով արգելվեցին:

1966 թվականին Փարաջանովին հրավիրեցին Հայաստան, որտեղ էլ նա սկսեց աշխատել «Սայաթ-Նովա» ֆիլմի վրա: Մեծ դժվարություններ հաղթահարելուց հետո այս ֆիլմը 1969 թվականին բարձրացավ էկրան` վերնագրված «Նռան գույնը»:

Սա համարվում է նրա լավագույն աշխատանքը, որից հետո 15 երկար ու ձիգ տարիներ նա զրկվեց ֆիլմ նկարահանելու հնարավորությունից:

Մեծ անդունդ էր բաժանում պոետական կինոն, որի փայլուն ներկայացուցիչն էր հանդիսանում Փարաջանովը և հատկապես նրա կինոյի լեզուն, Սովետական Պաշտոնական արվեստից։

Փարաջանովը կեղծ մեղադրանքներով երկու անգամ ձերբակալվել է` Ուկրաինայում (1974-1978) և Թիֆլիսում (1982)։

Այս տարիներին ակնհայտ դարձավ նրա հիանալի արվեստագետի տաղանդը: Նա սովորություն ուներ ասելու. «Ինձ թույլ չեն տալիս ֆիլմեր նլարել և ես սկսել եմ ստեղծել կոլաժներ: Կոլաժը խտացված ֆիլմն է»:

Ս. Փարաջանովի թանգարանում կան հազարավոր աշխատանքներ. կոլաժներ, նկարներ, հավաքածուներ, տիկնիկներ:

Իր կյանքի վերջին տարիներն նա ևս երկու ֆիլմ նկարեց «Ջորջիա-ֆիլմ» ստուդիայում. «Լեգենդ Սուրամի ամրոցի մասին» և «Աշիկ Քերիբը»։

Սերգեյ Փարաջանովը մահացել է 1990 թվականին Երևանում, որտեղ 1991 թվականին բացվեց նրա թանգարանը: