Родился в городе Брест-Литовск в семье майора Иннокентия Георгиевича Поварнина. В семье было много детей: другие братья учёного выбрали карьеру врача, в том числе Константин (1877—1963) — известный психиатр. Сергей Поварнин окончил историко-филологический факультет Петербургского университета в 1890 году; с 1904 года — приват-доцент. Был учеником А. И. Введенского. В 1916 году защитил магистерскую диссертацию, преподавал логику и историю философии. В 1923 году был вынужден уйти из университета. Заведовал библиотекой Института усовершенствования врачей, работал в других учебных заведениях. С 1944 года вернулся в Ленинградский государственный университет. Степень доктора философских наук была присуждена Поварнину в 1946 году философским факультетом ЛГУ по совокупности работ без защиты; в 1948 году присвоено звание профессора по кафедре философии. Фактически к 1947 году С. И. Поварнин уже не мог работать по состоянию здоровья и в последние годы числился и.о. доцента кафедры. Основные научные труды Поварнина относятся к области логики, философии, психологии и религиоведения. Наиболее известен Поварнин работами в области истории логики, прежде всего практической логики. Его работа «Спор. О теории и практике спора» (1918) является одним из наиболее значимых исследований методики ведения дискуссии и аргументации на русском языке; книга написана популярным языком и использует актуальные примеры и ситуации из российской действительности того времени. Основные работы: Об «интуитивизме Н. О. Лосского». СПб., 1911 Логика. Общее учение о доказательстве. Пг., 1916 Логический задачник. Пг., 1916 Логика отношений. Ее сущность и значение. Пг., 1917 Введение в логику. Пг., 1917 Спор. О теории и практике спора. Пг., 1918 У истоков живой религии. Пг., 1918 Введение в логику. Пг., 1921 Искусство спора. 2-е изд. Пг., 1923 Как читать книги. ПЛ., 1924 О формальных законах мысли // Уч. зап. ЛГУ. Серия философских наук. 1947. Вып.1. № 100 Спор. О теории и практике спора // Вопросы философии. 1990. № 3.