Родился в семье военнослужащего, капитана второго ранга Владимира Константиновича Урсуляка (1931—1996), выпускника Севастопольского высшего военно-морского училища. Семья происходила с Украины, бабушка в годы немецкой оккупации была заключена в еврейское гетто. Детство прошло в городе Магадане.
До 1991 года играл в театре «Сатирикон». В 1995—2001 годах — режиссёр телепрограммы Дог-шоу «Я и моя собака» (НТВ). В 1999—2000 годах работал над документальным циклом телевизионных передач «Новейшая история» с Евгением Киселёвым (НТВ).
С июня 2002 по август 2005 был автором и ведущим цикла документальных программ «Пёстрая лента» (ТВС), с 2003 — «Первый канал».
В 1979 году Сергей Урсуляк окончил актёрское отделение Театрального училища имени Б. В. Щукина (мастерская Евгения Рубеновича Симонова). В 1993 году окончил Высшие курсы сценаристов и режиссёров (мастерская Владимира Яковлевича Мотыля).