Urodził się 14 marca 1882 r. w Warszawie w rodzinie Konstantego, który był lekarzem oraz Ludwiki Łapińskiej. Po ukończeniu gimnazjum w Warszawie kontynuował naukę na Wydziale Fizyko-Matematycznym na Cesarskim Uniwersytecie w Warszawie, które ukończył z wyróżnieniem otrzymując złoty medal za pracę, która dotyczyła teorii liczb.
Swoją drogę zawodową rozpoczął w IV Gimnazjum Żeńskim, gdzie uczył matematyki i fizyki. Po tym jak w 1905 r. uczestniczył w strajku szkolnym zrezygnował ze stanowiska i przeprowadził się do Warszawy. Rok później otrzymał tytuł doktora filozofii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Po powrocie do Warszawy powrócił do zawodu nauczyciela, jednakże długo nie zagrzał tam miejsca, gdyż wyjechał na studia do Getyngi. W tym czasie został także członkiem Towarzystwa Naukowego Warszawskiego. W lipcu 1908 r. otrzymał habilitację na Uniwersytecie Lwowskim, na którym zaczął wykładać teorię mnogości. Rok później otrzymał tytuł profesora nadzwyczajnego.
Sierpiński w latach 1910-1914 intensywnie pracował nad swoim dorobkiem naukowym, czego owocem były trzy książki, tj. „Teoria Licz niewymiernych”, „Zarys teorii mnogości” oraz „Teoria liczb”. W dowód uznania Akademia Umiejętności w Krakowie nagrodziła prace, a ich autora wybrała na swojego członka korespondenta.
Kiedy w 1914 r. wybuchła I wojna światowa Sierpiński przybywał na Białorusi, jednak ze względu na wstawiennictwo moskiewskich matematyków udało mu się dotrzeć do Moskwy, gdzie rozpoczęła się jego przyjaźń i współpraca z wybitnym rosyjskim matematykiem Mikołajem Łuzinem, z którym stworzył 8 prac. To wtedy powstał I tom „Analizy matematycznej”, a Sierpiński zadedykował pracę odrodzonemu Uniwersytetowi Warszawskiemu. W lutym 1918 r. udało mu się dotrzeć do Lwowa, gdzie rozpoczął pracę na tamtejszym uniwersytecie. Jesienią tegoż roku powrócił do Warszawy, by tam rozpocząć pracę naukową oraz wykłady. Otrzymał również nominację na profesora zwyczajnego.
Podczas wojny polsko-bolszewickiej matematyk pracował w Wydziale II Radiowywiadu Biura Szysrów Oddziału II Sztabu Generalnego Naczelnego Dowództwa, którym kierował Jan Kowalewski. Wspólnie ze Stefanem Mazurkiewiczem i Stanisławem Leśniewskim zajmował się łamaniem sowieckich szyfrów.
Wraz z innymi wybitnymi polskimi matematykami – Zygmuntem Janiszewski i Stefanem Mazurkiewiczem założył w 1920 r. czasopismo „Fundamenta Mathematicae”, które było pierwszym na świecie specjalistycznym periodykiem taktującym o teorii mnogości, jej zastosowaniu, a także logice matematycznej. Rok później Polska Akademia Umiejętności nagrodziła matematyka za to czasopismo, a ponadto powołała na czynnego członka.
W czasie dwudziestolecia międzywojennego Sierpiński napisał osiem książek, wydał 2 broszur, a także 7 podręczników szkolnych, które powstały we współpracy ze Stefanem Banachem oraz Włodzimierzem Stożkiem. Jego dorobek naukowy został doceniony, czego wyrazem było powołanie go na funkcję prezesa Towarzystwa Naukowego Warszawskiego, którym pozostał aż do 1952 r., kiedy to TNW zostało wcielone do PAN. Ponadto zorganizował i stanął na czele I Kongresu Matematyków Słowiańskich w Warszawie w 1929 r. był także delegatem PAU w Międzynarodowych Kongresach Matematycznych, które odbyły się w Toronto, Bolonii, Zurychu i Oslo.
Po wybuchu II wojny światowej pracował jako urzędnik w magistracie łącząc pracę z działalnością naukową, albowiem wykładał na podziemnym uniwersytecie. W 1944 r. spalono doszczętnie jego mieszkanie, a wraz z nim została utracona cenna biblioteka. Sierpiński trafił do obozu w Pruszkowie, a po wydostaniu się z niego dotarł do Krakowa.
Publikacja powstała dzięki wsparciu Fundacji KGHM Polska Miedź