Между тем в начале 30-х годов удачно складывалась не только творческая жизнь Столярова, но и личная. В 1930 году его призвали на военную службу, и он был распределен в Театр Советской Армии. Там он и познакомился с молодой актрисой Ольгой Константиновой (она только что закончила театральные курсы Ю. Завадского). Она вспоминает: "Из-за моей учебы откладывалась свадьба. Сережа делал предложения, а я решительно отказывала — мол, я артистка, замуж не хочу выходить. Ссорились отчаянно…

Свадьбы, конечно, у нас никакой не было, в 1931 году их не играли. Погрузил муж на саночки всю мою собственность, и мы поехали в его комнату девять метров, без печки, без особой мебели. К моей маме ездили обедать… До сих пор помню, что у нас было: столик, тахта, книжки, даже шкаф отсутствовал…"

Тем временем зачисленный в труппу МХАТа Столяров некоторое время играл "на подхвате" — у него была маленькая роль в спектакле «Воскресение» по Л. Толстому. Играл он конвойного, охранявшего Катю Маслову. Так продолжалось два года. В 1934 году молодого актера заметил режиссер Александр Довженко и пригласил на эпизодическую роль летчика в своем фильме «Аэроград». Так состоялся дебют Столярова в кино. Дебют был удачным: статный красавец Столяров не мог не привлечь к себе внимания. Так оно и произошло. В 1936 году сам Г. Александров без всяких проб пригласил актера на главную роль в своем новом фильме «Цирк». С этой картины и началась звездная слава киноактера Сергея Столярова. Его лицо улыбалось с огромных рекламных плакатов, мелькало в газетах и журналах (кстати, именно благодаря этому фильму его после 18 лет разлуки нашли мать и брат Роман).