Nato a Pola dal pittore e scultore Romeo Endrigo (anche tenore autodidatta) e da Claudia Smareglia, trascorse l'infanzia in Istria. Nel febbraio 1947 fu costretto, a causa delle vicende seguenti alla fine della seconda guerra mondiale, ad abbandonare la città natale insieme alla madre (il padre era morto nel 1939) e a trasferirsi come profugo prima a Brindisi e poi a Venezia (vicende queste che anni dopo raccontò nella sua canzone intitolata 1947).
Per aiutare economicamente la madre, interruppe gli studi ginnasiali iniziando a lavorare (tra l'altro anche come facchino all'Hotel Excelsior[1] e come fattorino alla Mostra del Cinema); incominciò in questo periodo anche a suonare la chitarra.Nel 1962 venne pubblicata una delle sue canzoni più famose, la sua canzone firma, Io che amo solo te, canzone d'amore che nel corso degli anni conobbe svariate versioni (tra cui quelle di Mina, Ornella Vanoni, Marisa Sannia, Gino Paoli, Enzo Jannacci, Claudio Baglioni, Fiorella Mannoia, Rita Pavone, Chiara Civello insieme a Chico Buarque de Hollanda).
In questo stesso periodo si sposò con Lula, diventando cognato di Riccardo Del TurcoSuccessi sanremesi1966 Adesso si1967 Dove credi di andare ( in copia con Memo Remigi)1968 Canzone (in copia con Roberto Carlos) 1969 Endrigo giunse secondo a Sanremo, cantando in coppia con la gallese Mary Hopkin la sua Lontano dagli occhi. L'anno successivo si classificò terzo con L'arca di Noè, cantata assieme a Iva Zanicchi.1971 si posizionò undicesimo con Una storia, abbinato con i New Trolls che ne diedero una versione in stile rock progressivo.
Canzoni per bambiniSempre Endrigo poi interpretò anche alcune canzoni per bambini come La casa (testo e musica originali di Vinícius de Moraes, tradotta da Sergio Bardotti)
La prima compagnia
Girotondo intorno al mondoSergio Endrigo partecipò ad una tournée a Cuba e in America Latina nell'anno 2000: questa è stata la sua ultima tournée. Sergio Endrigo è morto a Roma il 7 settembre 2005 a seguito di un cancro ai polmoni che gli era stato diagnosticato alcuni mesi prima. È sepolto a Terni, nella tomba di famiglia