В юности сын обедневшего дворянина из Владимирской области толком выбирал себе занятие по душе: прослушал курс естественных наук в Петербургском университете, занимался в Военно-медицинской академии, а первый свой научный доклад посвятил литейному делу, затем стал увлекаться музыкой — играл на скрипке. Зато занятия химии под началом Менделеева дали плоды, Сергей всерьёз начал увлекаться фотографией.
В 1900 году его фотоработы были показаны на Всемирной выставке в Париже. Успех позволил Сергею Михайловичу организовать в Санкт-Петербурге фотоцинкографическую фототехническую мастерскую и основать журнал «Фотограф-любитель», в котором он регулярно публиковал свои статьи. Принцип его цветной фотографии был очень прост, как все гениальное. Делалось три чёрно-белых снимка одного и того же объекта. Но первый — через красный фильтр, второй через синий и третий — через зелёный. Затем все эти три фото проецировались на экран через фильтры того же цвета, изображение совмещалось и получалась полноцветная картина.
Первую серию цветных фотографий Прокудин-Горский создал ещё в 1903 – м году, путешествуя по Финляндии, затем он за свой счёт побывал на Кавказе в 1908 году. Но Северной Осетии не сильно повезло, так уж получилось, что наша республика представлена в собрании Прокудина-Горского всего лишь в одной фотографии — снимком Суннитской мечети, строительство которой было закончено в этом году. Его привлёк и тот феномен, что только что отстроенная Владикавзская Суннитская мечеть была точной копией Суннитской мечети Омара в Каире. Нашим соседям — Дагестану повезло больше. Здесь были и Каспийское море, и снимки местных жителей, и горные пейзажи, были сделаны многочисленные фотографии курортов Кавказских Минеральных Вод. После Кавказа он отправился в Турцию и запечатлел солнечное затмение.
В мае 1908 года Прокудин-Горский навестил в Ясной поляне Льва Толстого, и сделал самую известную ныне фотографию великого писателя. Лев Николаевич, по его словам, очень заинтересовался вопросом передачи изображения в истинных цветах.
Сергей Михайлович Прокудин-Горский скончался в Париже в 1944 году всего через несколько недель после освобождения города от гитлеровских войск.
Общее количество фотографий Прокудина-Горского оценивается в 3,5 тысячи. Ещё с 300 негативов были напечатаны цветные видовые открытки Санкт-Петербурга, Киева, Курска, Севастополя. К сожалению, о судьбе этих негативов пока ничего не известно. Пропавшими считаются фотографии Москвы, их сохранилось ничтожно мало. Согласно документам, из семейного архива наследника Прокудина-Горского во Францию было вывезено 2300 негативов. Считается, что в России (СССР) осталось не менее 1 200 негативов и более 1000 цветных диапозитивов, но о местонахождение остаётся также неизвестным.
В 1948 году наследники Прокудина-Горского продали оставшуюся часть коллекции в США. В библиотеке Конгресса ныне находится 1 902 тройных негатива. Не известно никаких негативов из коллекции Прокудина-Горского, хранившихся за пределами библиотеки. Исключение составляет лишь негатив одного снимка, сделанного в Златоусте, который был подарен в 1987 году Президентом Рональдом Рейганом Советскому Союзу и передан в музей.