Sergueï Vassilievitch Cheremetiev était issu de la lignée des Cheremetiev, descendant de Vassili Petrovitch, frère du feld-maréchal. Il était le fils aîné du général-major Vassili Sergeevitch et de Tatiana Ivanovna Martchenko, ainsi que le frère du décembriste Nicolas Cheremetiev.

Il a commencé son service le 4 mars 1808 dans le régiment de hussards de Lituanie au grade de cornette. Le 1er mai 1809, il a été transféré au régiment de grenadiers de la garde en tant que sous-lieutenant, puis plus tard dans la même année au régiment de cavalerie de la garde. Pendant la guerre patriotique, il a participé aux batailles de Borodino, où il a été blessé et décoré de l'ordre de Sainte-Anne de 3e classe. En 1813, à Kulm, il a reçu l'ordre de Saint-Vladimir de 4e classe, et en 1814, à Fershampenuaz, l'ordre de Sainte-Anne de 2e classe. Il a progressé dans son service, obtenant les grades de lieutenant, capitaine de réserve et capitaine, puis est devenu commandant d'escadron et colonel, recevant l'ordre de Sainte-Anne de 2e classe avec diamants.

Le 15 décembre 1825, alors qu'il était en service dans le régiment de cavalerie de la garde, il a été nommé aide de camp. En 1826, il a reçu l'ordre de Saint-Vladimir de 3e classe, et en 1827, il est devenu général-major. En 1828, il a commandé la 2e brigade de la 4e division de hussards et a participé à la campagne turque, où il s'est distingué lors du siège de Varna et dans les combats contre les Turcs, pour lesquels il a été décoré d'ordres et d'un sabre d'or.

En 1831, il a participé à la guerre polonaise, où il a vaincu un détachement du général Kolychka et a libéré des prisonniers. Pour cela, il a reçu l'ordre de Saint-Vladimir de 2e classe. En 1835, il a pris sa retraite, et en 1837, il est devenu le chef de la noblesse de la province de Nijni Novgorod. Il a vécu dans la province de Nijni Novgorod, où il possédait de vastes domaines, y compris le village de Bogorodskoye, connu pour son aménagement.

Cheremetiev gérait strictement les paysans, ce qui a suscité du mécontentement. Il proposait aux paysans de racheter leur liberté, mais après leur refus, il a intensifié sa sévérité. En 1859, sur ordre, un examen de ses actions a été effectué. En conséquence, Cheremetiev a assoupli les conditions pour les paysans, mais le conflit avec les autorités locales a continué. Finalement, il a quitté la Russie et s'est installé à Genève, où il est mort le 6 janvier 1866. Il est enterré dans le désert de Sergueï près de Saint-Pétersbourg.