Родился 25 февраля 1906 г. в Костроме.

Доктор химических наук (1940), профессор (1941), член-корреспондент АН СССР (1970). Ректор Уральского университета (1956–1963).

Окончил металлургический факультет Уральского политехнического института (1930).

Организатор и руководитель лаборатории электрохимии расплавленных солей, на базе которой был создан Институт электрохимии УФАН СССР (1932–1949); заведующий кафедрой физической химии (1941–1949), проректор по научной работе (1946–1947) Уральского университета; директор Института физики металлов УФАН СССР (1946–1948); заместитель начальника, начальник Центральной заводской лаборатории Верх-Нейвинского завода по обогащению урана (1948–1956); ректор Уральского университета (1956–1963); директор Института электрохимии Уральского научного центра АН СССР (1963–1977); организатор и руководитель первой в мире лаборатории электрохимической кинетики в твердых электролитах (1965–1984).

С. В. Карпачев – один из основателей уральской научной школы электрохимиков. Шестнадцать его учеников стали кандидатами наук, шесть – докторами. Автор и соавтор более 180 научных работ. Изучение им процессов получения магния и алюминия способствовало решению ряда теоретических и практических задач электрохимической технологии получения этих металлов. Выполненные под руководством С. В. Карпачева работы по изучению электрокапиллярных явлений на сплавах металлов, исследование контактной разности потенциалов, электронной поляризации и растворимости металлов в расплавах ионных солей внесли значительный вклад в развитие электрохимической науки. Научные труды С. В. Карпачева имеют решающее значение для разработки современных методов исследования твердых электролитов. Практическая значимость его теоретических работ стала ясна в конце ХХ в. В России, США, Японии были созданы высокотемпературные топливные элементы с твердыми электролитами мощностью в несколько киловатт – наиболее перспективные преобразователи энергии ХХI в. Миллионы сенсоров регулируют работу двигателей автомобилей, снижая до минимума загрязнение атмосферы и экономя топливо в 1,5–2 раза. Реальностью стали компактные и надежные источники кислорода – средства жизнеобеспечения людей в экстремальных условиях.

Будучи ректором Уральского университета, С. В. Карпачев разработал план превращения университета в большой научный центр. Некоторые пункты этого плана были выполнены. Возвели новое студенческое общежитие и разработали проект здания-пристроя к главному корпусу. Открыли самостоятельный физический и математический факультеты, экономический факультет и отделение истории искусств при филологическом факультете. В 1960 г. на общественных началах функционировали экономическое отделение народного университета для командных кадров предприятий Свердловска, курсы экономистов колхозов и совхозов Свердловской области. Организовали такие уникальные подразделения, как Вычислительный центр, кафедры вычислительной математики, оптики полупроводников и радиоспектроскопии, высокомолекулярных соединений, лаборатория промышленной ботаники, социологическая лаборатория. Были развернуты наблюдения за искусственными спутниками Земли. Налажены международные связи. Университет занимал первое место среди вузов Свердловска по количеству научных студенческих работ, удостоенных дипломов Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР. Среди студентов, чьи научно-исследовательские работы были награждены в 1957–1963 гг., два будущих академика. Один из них, Юрий Сергеевич Осипов, – будущий лауреат Ленинской премии, президент Российской академии наук.

За 1957–1963 гг. преподаватели Уральского университета организовали 15 конференций. Среди них Первые Уральские экономические чтения (1960), Всесоюзная межвузовская конференция по теме «Культурно-технический подъем трудящихся в период развернутого строительства коммунизма» (1961), Второе Всесоюзное совещание по математической и технической эксплуатации электронно-вычислительной машины «Урал» (1961), Всесоюзный коллоквиум по алгебре (1962), Всесоюзная научная конференция по рабочему фольклору (1963).

Резко увеличился объем хоздоговорных работ. С 1961 г. преподаватели и студенты Уральского университета начали получать авторские свидетельства на изобретения. Первое авторское свидетельство за изобретение «Способ очистки промывных сточных вод и устройство его осуществления» получил доцент Геннадий Дмитриевич Пащевский. С 1962 г. преподаватели и студенты Уральского университета появляются среди награжденных медалями ВДНХ СССР. Самой первой награды, Большой серебряной медали ВДНХ, был удостоен в 1962 г. доцент, заведующий лабораторией промышленной ботаники Виталий Владиславович Тарчевский.

В конце 1950-х – начале 1960-х гг. Свердловский городской комитет ВЛКСМ наградил переходящим Красным знаменем, а Свердловский областной Совет депутатов трудящихся – почетной грамотой студентов университета за участие в уборке урожая на полях Красноуфимского района; 19 студентов, работавших в Хакасской автономной области, получили медали «За освоение целинных земель» (среди них – будущий ректор Уральского университета В. Е. Третьяков). С. В. Карпачев сам выезжал на поля проверять, как организованы работа и быт студентов.

В 1959 г. диплома I степени на Всемирном фестивале молодежи и студентов был удостоен хор Уральского университета. Сергей Васильевич Карпачев лично ездил встречать и поздравлять лауреатов.

Как почти все ректоры Уральского университета, С. В. Карпачев избирался членом Свердловского областного комитета КПСС, городского и областного Совета депутатов трудящихся. Кроме того, он был председателем областного отделения общества «СССР – Великобритания».

Ученикам, коллегам запомнились эрудиция, доброжелательность, общительность, любовь к шутке Сергея Васильевича Карпачева. Недаром в университете его с симпатией прозвали «папа Карло».

Отличник народного просвещения. Дважды лауреат Сталинской премии. Награжден орденом Ленина, четырьмя орденами Трудового Красного Знамени, орденом «Знак Почета», медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.».

Скончался 9 апреля 1987 г. в Свердловске.