Родился в семье настоятеля Никольской соборной церкви г. Крапивны С. И. Глаголева (1839—1916). Когда ему было два года (а старшему брату, Дмитрию — четыре) умерла от чахотки его мать.
Учился в тульском духовном училище и Тульской духовной семинарии (1879—1885).
В 1889 году окончил Московскую духовную академию со степенью кандидата богословия и за выдающие способности был оставлен при МДА в качестве профессорского стипендиата (1889—1890) — занимался в Московском университете. В 1890—1892 годах преподавал библейскую историю в Вологодской духовной семинарии. С августа 1892 года назначен исправлять должность доцента на кафедре введения в круг богословских наук Московской духовной академии. В мае 1896 года защитил диссертацию по теме «О происхождении и первобытном состоянии рода человеческого» и получил степень магистра богословия и в августе утверждён доцентом, а в конце сентября того же года — экстраординарным профессором.
В 1898—1899 годах был за границей; работал в музеях и библиотеках Парижа и Берлина, собирая материалы по истории религий. В 1901 году защитил диссертацию по теме «Сверхъестественное Откровение и естественное Богопознание вне истинной Церкви» и получил степень доктора богословия. Сергей Сергеевич активно участвовал в издании Православной богословской энциклопедии; написал для неё 35 статей, среди них: богословские (Бог, Богопознание, Богословие, Вера, Апологетика, Бессмертие, Вечность, Жизнь, Истина); по истории восточных нехристианских религий (Авеста, Ассиро-вавилонская религия, Браманизм, Буддизм, Ведизм, Ислам); по истории европейской философии (Баадер, Вольтер, Галилей, Гартман Э., Гегель, Гоббес (Гоббс), Дунс Скот, Декарт и др.). Позднее большая часть этих статей вместе с некоторыми другими составила основное содержание двух его работ — «Пособия к изучению основного богословия» и «Лекций по богословию», выпущенных в помощь слушателям Высших женских курсов в Москве.
С апреля 1902 года — ординарный профессор Московской духовной академии. В августе 1910 года, в связи с введением нового устава, стал ординарным профессором по кафедре основного богословия. Кроме того, в 1912—1913 году читал систематическую философию и логику. В 1917 году был удостоен звания заслуженного профессора академии.
В 1917 году стал членом Поместного собора Православной российской церкви от высших духовных школ. В 1919—1920 годах заведовал Институтом народного образования в Сергиеве Посаде; затем здесь же преподавал на электрокурсах, в железнодорожной школе и частной гимназии.
В 1928 году был арестован по делу «антисоветской группы черносотенных элементов» и сослан на 3 года в Пензу. В 1931 году вместе с епископом Кириллом (Соколовым) приговорен к 5 годам ИТЛ. После освобождения поселился с женой Людмилой Николаевной в Вологде.
5 июня 1937 года вновь арестован по обвинению в контрреволюционной деятельности и 19 сентября приговорён Особой тройкой УНКВД по Северной области к расстрелу. Расстрелян Сергей Сергеевич Глаголев 2 октября 1937 года.
Реабилитирован в августе 1991 года.
