Родился 2 июля 1935 года в Москве. В 1958 году окончил Московский энергетический институт. Сергею было 20 лет, когда отец пришел к власти. Он учился, потом работал инженером, впоследствии стал директором института, занимался ракетостроением и кибернетикой. Указом президиума Верховного Совета СССР от 28 апреля 1963 года был удостоен звания Героя Социалистического Труда. Лауреат Ленинской премии, премии Совета Министров СССР. Член ряда международных академий.
В 1991 году был приглашен в университет Брауна в США для чтения лекций по истории холодной войны, на которой специализируется ныне. Остался на постоянное жительство в США, в настоящее время проживает в городе Провиденс (штат Род-Айленд), имеет российское, а с 1999 года – и американское гражданство. Работает профессором Института международных исследований Томаса Уотсона университета Брауна.
В 1989 году написал книгу воспоминаний об отце "Пенсионер союзного значения", которая после публикации в "Огоньке" получила широкий читательский отклик. Выпустил ряд собственных книг с воспоминаниями об исторических событиях, свидетелем которых он был – с собственной взвешенной оценкой происходившего и четкой антисталинской позицией.
Женат во второй раз. Жена – Валентина Николаевна Голенко, проживает с мужем в США. Старший сын Никита, журналист и редактор "Московских новостей", умер 22 февраля 2007 года в Москве. Младший сын Сергей живет в России.