Родился в ауле Байкожа Казалинского уезда Сырдарьинской обл. (ныне - Кызылординской области). Казах.

В 1932 году окончил факультет экономики Казахский педагогический институт имени Абая по специальности ученый-экономист. Доктор экономических наук. Член-корреспондент АН КазССР

С 1932 по 1938 годы - ассистент, доцент кафедры политической экономии Казахского педагогического института имени Абая.
С 1938 по 1940 годы - Директор Казахского педагогического института имени Абая.
С 1941? - зам. директора Центральной Объединенной киностудии (ЦОКС) Госкино СССР, Алма-Ата
С 1947 по 1950 годы - Директор Казахского педагогического института имени Абая.
С 1950 по 1952 годы - Заведующий кафедры Казахского педагогического института имени Абая.
С 1952 по 1963 годы - Директор Института экономики Академии наук Казахской ССР.
С 1959 по 1964 годы - Член Ученого совета по вопросам политической экономики Академии Наук СССР.
С 1963 по 1974 годы - Ректор Казахского педагогического института имени Абая.
С 1974 года до конца своей жизни работал советником-профессором Казахского педагогического института имени Абая.

Автор научных трудов: "Общественно-экономический строй казахов 17-19 вв."; "Экономическое развитие Казахстана накануне присоединения к России"; "Кочевое общество казахов в 17 - начале 20 вв.: политико-экономический анализ" и другие. С критической позиции оценивал труды Ермухана Бекмаханова и принимал активное участие в дискуссиях.
Сергали Толыбеков последние годы своей жизни занимался исследованием происхождения и родословий Казахского народа. В своей книге "Қазақ шежіресі", вышедшого в 1992 году приведены интересные факты по истории и родословий Казахского народа.

награжден орденом "Трудового Красного Знамени" (дважды),
медалями СССР и Республики Казахстан.
Почетной грамотой Верховного Совета Казахской ССР.
нагрудным знаком и званием "Отличник народного просвещения Казахской ССР" и др.

Умер в г. Алма-Ата