Тем временем зачисленный в труппу МХАТа Столяров некоторое время играл «на подхвате» — у него была маленькая роль в спектакле «Воскресение» по Л. Толстому. Играл он конвойного, охранявшего Катю Маслову. Так продолжалось два года. В 1934 году молодого актёра заметил режиссёр Александр Довженко и пригласил на эпизодическую роль лётчика в фильме «Аэроград». Так состоялся дебют Столярова в кино. Дебют был удачным: статный красавец Столяров не мог не привлечь к себе внимания. В 1936 году Г. Александров без всяких проб пригласил актёра на главную роль в фильме «Цирк». С этой картины и началась звёздная слава киноактёра Сергея Столярова. Его лицо улыбалось с огромных рекламных плакатов, мелькало в газетах и журналах (кстати, именно благодаря этому фильму его после 18 лет разлуки нашли мать и брат Роман). Однако это было «парадное» лицо актёра Столярова. То, что внутри этого красавца происходит драма, связанная с репрессиями 1937 года, знали немногие. А ведь тот год начинался для Столярова радостно. Сначала он стал отцом: 28 января у них с Ольгой родился сын, которого назвали Кириллом (в дальнейшем он пойдёт по стопам отца и с 1956 года будет сниматься в кино). Затем должна была состояться торжественная премьера «Цирка». Однако Столяров идти на неё отказался. Что же произошло? Послушаем рассказ сына актёра — К. Столярова:
«Ещё до премьеры фильма „Цирк“ получил самую высокую оценку „наверху“. А накануне премьеры расстреляли изумительного оператора Владимира Семёновича Нильсена. В те годы подавались расстрельные списки. Расстреливало НКВД, но „кандидатуры“-то подбирались на местах! Раздавался звонок: „У вас есть троцкисты?“ Да как не быть троцкистам в самом советском искусстве?! Например, Нильсен. Почему он? Да фамилия у него странная, к тому же жена — балерина и вдобавок ко всему итальянская подданная. Отец был потрясён гибелью Нильсена. А вокруг все готовились к премьере „Цирка“. Специально закупили аппаратуру в Америке, в Парке культуры имени Горького открыли летний кинотеатр. Составляли наградные списки, будто ничего не произошло. И отец не пошёл на премьеру, куда пригласили только исполнителей главных ролей. Он не получил орденок и не стал холуём. Кем он был тогда? Мальчишкой 24 лет! Но он не боялся. Чего бояться в своей стране?! Фильм с триумфом прошёл по экранам страны. Возможно, всенародная любовь, „заметность“ спасли отцу жизнь… За фильм „Цирк“ отец получил только зарплату.
В том же году „Цирк“ отправили на Всемирную выставку в Париж. Но отца туда уже не пригласили. Кстати, на той же выставке была представлена скульптура В. Мухиной „Рабочий и колхозница“. Рабочего Мухина лепила с моего отца.
Кроме того, сразу после выхода фильма на экраны отец разорвал всяческие отношения с Г. Александровым. Они разговаривали, но Александров знал, что отец его не уважает. Отец вообще был человеком вспыльчивым, мог сказать в глаза резкость любому начальству. Что он сказал после „Цирка“ Александрову, никогда не вспоминал. Но сказано было что-то очень неприятное, что навсегда сделало невозможными дружеские отношения между ними. Конфликт оказался очень глубоким. Они были люди разных полюсов. Отец власти не служил».
Стоит, видимо, отметить и такой факт: знаменитую «Песню о Родине» И. Дунаевского и В. Лебедева-Кумача в фильме исполняет не Сергей Столяров (он лишь открывает рот), а… Григорий Александров.
Между тем строптивость Столярова практически не отразилась на его творческой карьере. Один за другим на экраны выходят новые фильмы с его участием. Так, в 1938–1939 годах он снялся в фильмах А. Роу «Руслан и Людмила» (роль Руслана) и «Василиса Прекрасная» (роль Иванушки). В 1944 году тот же режиссёр пригласил его на роль Никиты Кожемяки в картине «Кащей Бессмертный». В те же годы актёр играл и роли своих современников в таких фильмах, как «Моряки» (1939) и «Гибель „Орла“» (1940).
Популярность Столярова была огромной. Вспоминает его жена О. Константинова:
«Вы даже представить себе не можете, насколько Сергей Дмитриевич был популярен. Мы шли по улице — и все с ним здоровались. А когда ехали в метро, я просто неудобно себя чувствовала: Сергей весь в ролях, сидит бубнит себе чего-то, а на нас не смотрит».
Об этом же свидетельствует К. Столяров:
«Когда мы проходили всей семьёй в метро, то девушки-контролёры метрополитена делали вид, что рвут билет, протягиваемый Столяровым, и оставляли его на память как сувенир. Но своей известностью отец пользовался только во время походов в кинотеатр. В те годы надо было выстоять огромную очередь за билетами, и когда мы подходили, то по толпе пробегал шепоток: „Смотрите, Столяров!“ Узнавали его и билетёры, предлагая пройти бесплатно. Но он всегда покупал билеты. А когда шли обратно, то обязательно обсуждали только что увиденный фильм. Так исподволь шло моё воспитание.
Своего мнения отец не навязывал, он хотел, чтобы я думал самостоятельно».