В процессе изготовления резины для всех видов промышленности, в том числе для военных нужд, в Советском Союзе использовался полимер растительного происхождения — натуральный каучук. Вырастить на территории СССР каучуковое дерево по климатическим причинам было невозможно, поэтому природное сырьё приходилось импортировать.

К 1926 году назрел вопрос высвобождения экономики от иностранной зависимости. Тогда Высший совет народного хозяйства СССР объявил конкурс на лучшую работу по синтезу каучука: нужно было разработать полную технологию получения искусственного полимера и предоставить как минимум два килограмма продукта. Главные условия — сырьё должно получиться по качеству не хуже среднего вулканизированного каучука и не превышать его среднюю стоимость.

В конкурсе участвовали советские, итальянские и французские учёные. Откликнулись, в том числе, два ленинградских химика — Борис Бызов, предложивший технологию получения синтетического каучука из нефтяного сырья, и Сергей Лебедев, получивший материал полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия. Исходным сырьём служил картофельный спирт.

Лебедев представил жюри два килограмма синтетического натрий-бутадиенового каучука, а также полный свод технологической документации. Так 30 декабря 1927 года выдающийся учёный-химик Сергей Лебедев первым в мире получил промышленный синтетический каучук и одержал победу в конкурсе.

В 1928 году он представил в Главное управление химической промышленности проект опытного завода, который был построен в 1930 году в Ленинграде. 15 февраля 1931 года был получен первый блок синтетического каучука весом 260 килограммов.

Всесоюзному НИИ синтетического каучука, в котором работал Сергей Лебедев, в 1945 году было присвоено его имя. Сегодня Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. академика С.В. Лебедева — крупнейший российский научный центр по исследованиям в области каучуков и латексов.

Научная деятельность учёного получила признание Академии наук СССР — в 1928 году он был избран членом-корреспондентом, в 1932 году — действительным членом Академии. С 1943 года Академия наук СССР, а с 1995 года и Российская академия наук, присуждает Премию имени С.В. Лебедева за выдающиеся работы в области химии и технологии синтетического каучука и других синтетических полимеров.