Окончил историко-филологический факультет Санкт-Петербургского университета, после чего служил в отделе при Министерстве Императорского двора, ведающем хозяйственной частью Императорских дворцов, театров и музеев.
С 1909 года состоял членом Неофилологического общества.
В период Первой мировой войны — помощник делопроизводителя Кабинета Его Императорского Величества, помощник секретаря Общества защиты и сохранения в России памятников искусства и старины, состоял для поручений при главноуполномоченном Северного района Российского общества Красного креста.
В 1917 году, при Временном правительстве, заведовал постановочной частью Государственных Петроградских театров.
С 1918 года был приглашен К. С. Станиславским и В. И. Немировичем-Данченко в Московский художественный театр, где проработал секретарём дирекции, заведующим труппой; позднее — заместителем директора Музыкальной студии при Художественном театре. Гастролировал с группой артистов МХТ по территории Добровольческой армии, Грузии и Западной Европе, а затем со всем театром и его Музыкальной студией по Европе и Америке.
В период пребывания Немировича-Данченко в США (1925—1928) был его секретарём. 30 июня в 1928 года отправился из Ленинграда в заграничный отпуск, став «невозвращенцем» . Посетил Берлин, где 31 июля принял предложение Джозефа Скэнка стать его секретарём и в августе прибыл в США.
В Голливуде участвовал в создании сценариев работая в компании United Artists.
В 1940-е годы редактировал книгу М. А. Чехова, за что автор выразил С. Бертенсону благодарность в предисловии к изданию.
В 1942 году содействовал С. В. Рахманинову в организации его отдыха в Калифорнии, бывал у него.СемьяОтец — Лев Бернардович Бертенсон (1850—1929), лейб-медик.Мать — Ольга Аполлоновна Скальковская-Бертенсон (1855—1941), дочь историка члена-корреспондента Санкт-Петербургской академии наук Аполлона Александровича Скальковского; выпускница Петербургской консерватории, сопрано Мариинского театра.Её брат, Константин Аполлонович Скальковский (1843—1906), горный инженер и знаток балета, оказал большое влияние на формирование художественного вкуса Сергея Бертенсона.Братья: Борис, погиб при Цусиме в 1905 году;Михаил (1882—1933), морской офицер, окончил Морской корпус.Сестра.