Sergei Alexander Schelkunoff est né le à Samara en Russie. Alors qu'il est étudiant à l'Université de Moscou, il est pris par le tumulte de la Première Guerre mondiale et la Révolution Bolchévique en 1917. Enrôlé et entrainé comme officier de l'Armée russe, il combat et chemine à travers la Sibérie, la Mandchourie et le Japon, pour finalement atterrir à Seattle, aux États-Unis, en 1921. Il apprend la langue anglaise et obtient un diplôme de maîtrise de mathématique du Collège d'État de Washington, devenu depuis l'Université de Washington. En 1928, il obtient un doctorat de l'université Columbia. Il épouse Jean Gardiner Kennedy le .