Отец Сергея Вельяминова стал известен после выхода на экраны фильма «Тени исчезают в полдень». Это был дебют актёра в кино, после которого он сыграл ещё очень много ролей. Всего у Петра Сергеевича было пять жён и трое родных детей, сын и две дочери. Сергея актёр забрал после развода со второй женой, матерью мальчика, и затем, независимо от смены семейного положения отца, сын всегда был рядом с Петром Вельяминовым.