Родился в селе Пузачи Тимского уезда Курской губернии (ныне – Мантуровский район Курской области) в семье священника. Учился в Курской духовной семинарии, по окончании которой, в 1905 году поступил в Санкт-Петербургский университет. Летом 1908 году по поручению Русского энтомологического общества производил сбор материалов в пустыне Кызылкум. В 1912 году работал на Мурманской биологической станции по изучению морских животных. По окончании университета остался при кафедре зоологии. Ви 1913 году получил степень магистра зоологии и сравнительной анатомии. В 1914 году в Юрьевском университете С. М. Малышев защитил диссертацию. В 1915–1916 годах работал приват-доцент Тартуского университета. Весной 1916 года Малышев как ассистент по кафедре зоологии Императорского Петроградского университета и действительный член Русского энтомологического общества получил от курского губернатора «открытый лист» для энтомологических исследований на территории нашего края. После Октябрьской революции он работал в Физиологическом институте Академии наук СССР со знаменитым профессором И. П. Павловым, в Научном институте имени П. Ф. Лесгафта и институте эволюционной физиологии. В 1920 году в Борисовке Курской губернии С. И. Малышев организовал зоопсихологическую станцию института для наблюдения за насекомыми в природных условиях. Инициатор создания заповедника, в бывшем поместье «Дубрава на Ворскле» графа Шереметьева, расположенном в районе Борисовки и музея местной природы. В 1936 году С. Малышев был одним из организаторов Хоперского заповедника в Воронежской области. Длительное время он заведовал лабораторией биологии насекомых института физиологии, затем вернулся в институт им. П. Ф. Лесгафта, в последний период научной деятельности работал в институте эволюционной физиологии им. И. М. Сеченова.
Труды
- Дикие опылители на службе у человека. – Москва ; Ленинград, 1963. Доступ http://nskhuman.ru/shipunov/biblbook.php?nbook=1323
- Жизнь и инстинкты цератин. – Санкт-Петербург, 1913. Доступ https://search.rsl.ru/ru/record/01003805784
- К биологии одинеров и их паразитов. – Санкт-Петербург, 1911. Доступ https://search.rsl.ru/ru/record/01003781197
- Перепончатокрылые, их происхождение и эволюция. – Москва, 1959. Доступ http://nskhuman.ru/shipunov/biblbook.php?nbook=3487
- Становление перепончатокрылых и фазы их эволюции. – Москва ; Ленинград, 1966. Доступ http://nskhuman.ru/shipunov/biblbook.php?nbook=5407
- Статья о заповеднике «Лес на Ворскле». Доступ http://www.zapovednik-belogorye.ru/node/11
Увековечение
Имя С. И. Малышева увековечили в Белгороде. В 2008 году там появились улица Сергея Малышева и два прилегающих Малышевских переулка.