Священнослужитель Православной Российской Церкви.
Родился в семье священника. Окончил Воронежскую духовную семинарию, учился в Варшавском ветеринарном институте. В 1893 женился на дочери священника села Владычня Тверской епархии Ольге Владимировне Исполатовской.
С 2 марта 1893 — диакон Стефановской церкви Острогожского уезда, с 20 марта 1896 — священник 47-го драгунского Татарского полка.
С 1 сентября 1897 — настоятель Покровского храма 51-го драгунского Черниговского полка в городе Орле, шефом которого была великая княгиня Елизавета Фёдоровна. За время служения возглавил строительство храма, создал при приходе библиотеку и школу. Все получаемые от благотворителей средства отец Митрофан жертвовал на храм, школу и библиотеку.
В 1904—1905 вместе с полком был на русско-японской войне. Во время пребывания в действующей армии вёл подробный дневник, который печатался в журнале «Вестник военного духовенства», а затем вышел отдельной книгой.
С 1908 — духовник Марфо-Мариинской обители (созданной под руководством великой княгини Елизаветы Фёдоровны), настоятель храма в обители. После ареста и гибели великой княгини продолжал духовно окормлять сестёр обители.
В 1919 году, по благословению Патриарха Тихона, принял монашеский постриг (вместе с женой, которая стала монахиней Елисаветой); был возведён в сан архимандрита.
23 марта 1923 был арестован и выслан на один год в Тобольск. После отбытия ссылки вернулся в Москву, был вновь арестован, но вскоре освобождён.
После закрытия Марфо-Мариинской обители в 1925 уехал в село Владычня Тверской области, стал служить в местном храме. Был известен как молитвенник и человек святой жизни. Люди стали обращаться к нему за помощью, и некоторые по своей вере и молитвам праведника получали исцеления.
В 1930 был арестован и приговорён к пяти годам ссылки в Северный край. Жил в деревне на реке Пинеге, куда к нему приехала монахиня Елисавета. Работал на лесоразработках. Через два года был досрочно освобождён (из-за преклонного возраста, болезней и за успешно выполняемую работу) и вновь жил во Владычне. Храм в селе был закрыт, и ему приходилось ходить молиться в соседнее село, а после того, как власти выразили своё недовольство этим, он молился в своём доме. Тайно продолжал служить, несмотря на запрет властей: одевал на рясу мирскую одежду и ходил по домам, тайно совершая требы.
Во время Великой Отечественной войны во Владычне расположилась советская воинская часть, село оказалось недалеко от передовой. Почти каждый день над расположением воинской части летали немецкие самолеты, но ни разу ни одна бомба не упала ни на храм, ни на село. Верующие связывали это с молитвами старца.
После архимандрита Сергия кончины его почитание как подвижника и молитвенника не только не уменьшилось, но со временем всё более возрастало. Многие верующие приходили на его могилу, находившуюся в селе Владычня, помолиться, получить духовное утешение и заступничество. Многие ходят на источник около села, из которого брал воду святой.
В августе 2000 был канонизирован на Юбилейном Архиерейском соборе Русской православной церкви в лике святых новомучеников и исповедников Российских. В 2000 мощи святого были перенесены в Воскресенский кафедральный соборе города Твери, где поставлены в левом приделе для всеобщего почитания.