北海道人。曾入選第三、四、九回臺展（1929-1930、1935）西洋畫部，畫作簽名為姓名的日文拼音「SYOI HATTORI」、「S.Hattori」加上創作時間，或無簽名。 1897年服部正夷出生於日本北海道，後就讀中央創成尋常高等小學校。畢業後進入北海道廳立札幌中學校就讀，就讀期間接受美術老師林竹治郎指導，也加入美術部霞會。而後與同學今田敬一等人成立繪畫團體綠星會。中學校畢業後，進入東北帝國大學農科大學附屬大學預科，加入美術團體黑百合會，自第八回展開始出品。1920年，服部正夷進入北海道帝國大學農學部農學科就讀，入選中央美術社展覽會，也和今田敬一、山田正舉辦三人洋畫展覽會。自北海道帝國大學畢業後，進入仙台第一中學任教。 1929年5月服部正夷渡臺，任臺北州立宜蘭農林學校（現　國立宜蘭大學）教諭，同年以〈風景〉入選第三回臺展並且獲得特選。1937年，服部正夷轉任基隆中學校（現　國立基隆高級中學）教諭，隔年與基隆臺籍畫家蘇秋東等人成立白洋畫會。後任屏東農業學校（現　國立屏東科技大學）校長、嘉義農林學校（現　國立嘉義大學）校長。 1946年服部正夷引揚返日，歷任公立北空知農業專修學校、北海道標茶農業高等學校等校校長。並曾與札幌中學校時期同學，舉辦六回綠星會四人展。晚年轉居琦玉，1987年逝世，享壽90歲。