Serguéi Vasílievich Sheremétiev provenía de la familia Sheremétiev, que se remonta a Vasíli Petróvich, hermano del feldmariscal. Era el hijo mayor del general de división Vasíli Serguéyevich y Tatiana Ivánovna Márchenko, así como hermano del decembrista Nikolái Sheremétiev.

Comenzó su servicio el 4 de marzo de 1808 en el regimiento de ulanos de Lituania con el rango de corneta. El 1 de mayo de 1809 fue transferido al regimiento de granaderos de la Guardia como subteniente, y más tarde, ese mismo año, al regimiento de caballería. Participó en la Guerra Patriótica en las batallas de Borodinó, donde resultó herido y fue condecorado con la Orden de Santa Ana de 3ª clase. En 1813, en Kulm, recibió la Orden de San Vladímir de 4ª clase, y en 1814, en Fershampenuaz, la Orden de Santa Ana de 2ª clase. Ascendió en el servicio, obteniendo los rangos de teniente, capitán de estado mayor y capitán, y luego se convirtió en comandante de escuadrón y coronel, recibiendo la Orden de Santa Ana de 2ª clase con diamantes.

El 15 de diciembre de 1825, estando en la fila del regimiento de caballería, fue nombrado ayudante de campo. En 1826 recibió la Orden de San Vladímir de 3ª clase, y en 1827 se convirtió en general de división. En 1828 comandó la 2ª brigada de la 4ª división de ulanos y participó en la campaña turca, donde se destacó en el asedio de Varna y en las batallas contra los turcos, por lo que fue condecorado con órdenes y un sable de oro.

En 1831 participó en la guerra polaca, donde derrotó a la unidad del general Kolýshka y liberó a los prisioneros. Por esto recibió la Orden de San Vladímir de 2ª clase. En 1835 se retiró, y en 1837 se convirtió en el líder de la nobleza de la provincia de Nizhni Nóvgorod. Residía en la provincia de Nizhni Nóvgorod, donde poseía extensas propiedades, incluyendo la aldea de Bogoródskoye, conocida por su urbanización.

Sheremétiev gobernaba estrictamente a los campesinos, lo que generaba descontento. Ofreció a los campesinos la posibilidad de comprarse su libertad, pero tras su negativa, endureció las condiciones. En 1859, por orden, se realizó una inspección de sus acciones. Como resultado, Sheremétiev suavizó las condiciones para los campesinos, pero el conflicto con las autoridades locales continuó. Finalmente, abandonó Rusia y se estableció en Ginebra, donde murió el 6 de enero de 1866. Fue enterrado en el desierto de Serguéi cerca de San Petersburgo.