Сергей родился 10 июня 1958 года в Хабаровске в обычной советской семье. По словам самого Сергея, кино он увлекся благодаря Эльдару Рязанову. Посмотрев в четыре года его «Гусарскую балладу», маленький Урсуляк решил, что Эльдар Рязанов - «самый главный человек в кино», режиссер стал для него «олицетворением кинематографиста». После окончания школы Сергей переехал в столицу и поступил на актерский факультет театрального училища имени Б. В. Щукина. Закончив мастерскую Евгения Симонова, начинающий актер поступил в столичный театр «Сатирикон». Вскоре он стал играть главные роли, в частности, Урсуляк блистал в роли Чацкого в пьесе «Горе от ума». На сцене «Сатирикона» Сергей играл целых 12 лет. Но в 1991-ом году, очень бедные и тяжелые для страны времена, Сергей решил изменить свою жизнь и переквалифицироваться в режиссеры. Он поступил на Высшие Курсы Режиссёров и Сценаристов, в мастерскую Владимира Мотыля. Курсы он закончил в 1993 году. Тогда же 35-летний режиссер дебютировал в кино. Его первой работой был фильм о советских людях, мечтающих об Америке, «Русский регтайм» (1993), который он снял по сценарию Геннадия Островского. Через два года Урсуляк зарекомендовал себя на телевидении — на год он стал режиссером популярной юмористической телепередачи о животных «Дог-шоу. Я и моя собака». Одновременно с работой он телевидении Сергей развивал свои проекты в кино. В 1995-ом он представил свою вторую полнометражную картину — фильм «Летние люди». Сценарий к этой драме режиссер написал сам, основываясь на произведение Максима Горького. Главную роль в этой ленте об умирающем русском дворянстве сыграл известный актер Сергей Маковецкий. Лента получила несколько отечественных наград, в частности, Приз жюри «За современное прочтение классики и высокую кинематографическую культуру» на кинофестивале в Гатчине. Через три года Урсуляк презентовал третий фильм — драму о встрече трех фронтовых товарищей «Сочинение ко дню победы» (1998). С 1999 по 2000 год режиссер работал над циклом документальных передач «Новейшая история» с Евгением Киселёвым. Затем снял фильм, адаптировав произведения Агаты Кристы, - «Неудача Пуаро». И вновь вернулся над телевидение, но уже в качестве автора и ведущего документальной программы «Пёстрая лента» (с 2002 по 2005 годы). Это сделало его узнаваемой персоной в России. Одновременно с телевизионным успехом, он работал над драмой «Долгое прощание» (2004). После закрытия «Пестрой ленты» Урсуляка пригласили на создание сериала «Ликвидация»(2007). Телепроект о борьбе советской власти с разгулом преступности в послевоенной Одессе с Владимиром Машковым, Михаилом Пореченковым, Сергеем Маковецким в главных ролях имел очень высокие рейтинги. Это был несомненный успех Урсуляка как режиссера. Следом он снял детективный телесериал «Исаев» (2009), основанный на знаменитом произведении Юлиана Семенова. В 2012 году Сергей Урсуляк представил амбициозный телесериал «Жизнь и судьба», сценарий к которому написал известный сценарист Эдуард Володарский по мотивам легендарного романа Василия Гроссмана. Фильм повествует о судьбе физика-ядерщика в трудные сталинские времена. В главной роли Урсуляк вновь снял Сергея Маковецского.
Режиссер женат на актрисе театра «Сатирикон» Лике Нифонтовой. У него есть две дочери от разных браков — Александра и Дарья, которые стали актрисами.
