Жизнь в детском доме была несладкой. Но в ту жестокую пору находились удивительные люди, бессребреники, занимавшиеся с детдомовскими детьми. Они организовали драмкружок, ставили пьесы из истории Французской революции. Позже Столяров вспоминал, что пьесы эти были совершеннейшим бредом, но именно тогда он «заболел» театром. В Москве он поступил в Первое ремесленное училище и, освоив профессию слесаря и машиниста, устроился в депо Киевской железной дороги. После работы занимался в театральной студии Алексея Дикого при Доме ученых. А уже в начале 30-х годов был принят в студию МХАТа.
Когда в 1934 году пришла пора военной службы, Столярова направили в Театр Красной Армии. Тогда же по комсомольской путевке он был откомандирован на Потылиху — строить «Мосфильм». Вот судьба! Мог ли молодой человек знать, что впоследствии ему суждено стать эмблемой киностудии?
В 1935 году Столяров сыграл свою первую заметную роль в кино — летчика Владимира в фильме Александра Довженко «Аэроград». Григорий Александров тогда собирался снимать «Цирк» и, посмотрев «Аэроград», сразу пригласил актера на роль Ивана Мартынова.
После выхода «Цирка» Столяров стал не просто знаменитым, его героя воспринимали как идеал молодого советского человека. Столяров стал кумиром, эталоном мужской красоты и благородства. Спустя годы он признался: «Ничего я там не играл. Просто надел белый свитер, и в руки мне дали красный флаг». Характеры и судьбы Столярова и его героя были во многом схожи, их объединяла и подлинная душевная чистота, и искренняя вера в то, что нет другой такой страны, «где так вольно дышит человек». Для многих зрителей «Цирк» оставался тоже в какой-то степени сказкой, где действовали прекрасные сказочные герои — Любовь Орлова и Сергей Столяров.
«Мы были высоки, светловолосы», — писал поэт о людях того поколения. Столяров в какой-то мере был символом этого времени, и в сердцах многих людей он навсегда остался прекрасным, чистым, светловолосым богатырем, со своей ослепительной «столяровской» улыбкой.
«Цирк» понравился Сталину, кое-кто из киноначальников и членов съемочной группы уже крутил на пиджаке дырочки для орденов. И, уж конечно, вполне мог ожидать награды и молодой актер, для которого этот фильм был триумфом. Но принципиальность Столярова стоила ему наград и, отчасти, карьеры.
Затем были фильмы «Моряки», «Гибель „Орла“», «Самый счастливый», киносказки «Руслан и Людмила», «Василиса Прекрасная», «Кощей Бессмертный». Не считая «Ивана Грозного» Сергея Эйзенштейна, где Столяров сыграл небольшую роль, эти ленты снимались уже не на «Мосфильме» и не самыми знаменитыми режиссерами тех лет. Вокруг актера выросла невидимая, но непробиваемая стена, ему был вынесен негласный приговор: не вполне благонадежен.
Он мог, наверное, броситься в ноги: покаешься — глядишь, и вымолишь прощение. Но Столяров никогда не делал того, что было противно его представлениям о чести. И свой уход в детское кино никогда не считал ссылкой. Он был влюблен в русскую культуру, историю, фольклор, и своих сказочных, былинных персонажей — Иванушку, Руслана, Никиту Кожемяку, Садко, Алешу Поповича — одарил этой любовью.
Человек самой зависимой профессии, он умудрялся оставаться независимым, за что и расплачивался. Он никогда ничего не просил, материальные ценности для него просто не существовали, жил с семьей в одной комнате в коммуналке с печкой в коридоре.
Со своей будущей женой, Ольгой Константиновой, Сергей Столяров познакомился в театре. Она училась в студии Юрия Завадского. Ольга Борисовна — из старинной купеческой семьи Константиновых, которые до революции держали колбасный магазин. В 34-ом молодые люди поженились, а в 37-ом у них родился сын Кирилл. Сергей Дмитриевич был бесконечно предан семье. Бывший детдомовец хорошо знал, что такое сиротство и одиночество.
Ольга Борисовна ушла к мужу в его маленькую комнату и… перешла в новую жизнь и новую веру. У нее ничего не осталось от старых купеческих традиций, выработанных веками. «Мещанство» было для них словом, определяющим все пороки прошлого мира. Наверное, поэтому не случайно, что первый успех Столярова на сцене Театра Красной Армии связан со спектаклем по пьесе Горького «Мещане». Быт молодоженов не интересовал, они мечтали о высоком искусстве. У Ольги Борисовны никогда не было даже обручального кольца. Они поженились еще до выхода «Цирка», а через год после рождения сына были вынуждены выехать на Дальний Восток, где проходили гастроли Театра Красной Армии.