Сергей Михайлович Миронов родился 14 февраля 1953 года в городе Пушкин Ленинградской области.
Окончил среднюю школу № 410, был комсоргом класса.
После школы поступил в Индустриальный техникум на факультет "Геофизические методы поиска и разведки полезных ископаемых и минералов", но ушел после первого семестра. Летом 1970 поступил повторно и уже по окончанию первого курса съездил в первую экспедицию на Кольский полуостров.
Осенью 1971 года Сергей Михайлович Миронов ушел в армию в воздушно-десантные войска, в которых отслужил по 1973 год в Литве и Азербайджане.
После армии в 1974 году поступил в Ленинградский горный институт им. Г.В. Плеханова и получил диплом в 1980 году. Будучи студентом, с 1978 по 1986 год работал инженером в НПО "Геофизика" в секторе, где занимались поисками уранового сырья.
В 1986 году Миронова направили в Монгольскую Народную Республику, в Улан-Батор, где он в течение пяти лет работал старшим геофизиком аэропартии.
В 1991 году Сергей Михайлович возвращается в Санкт-Петербург, где экстерном заканчивает Санкт-Петербургский технологический университет по экономическому направлению. И сразу начинает свою предпринимательскую деятельность.
С 1991 по 1993 год был исполнительным директором пушкинского АОЗТ "Русская торговая палата". В 1993 году Миронов получил аттестат Минфина России на право работы на рынке ценных бумаг.
В течение года с 1994 Миронов занимал пост исполнительного директора АООТ "Строительная корпорация "Возрождение Санкт-Петербурга". Параллельно он продолжал получать высшее образование и в 1997 году с красным дипломом окончил Российскую академию государственной службы при Президенте Российской Федерации, а в 1998 юридический факультет СПбГУ, тоже на "отлично".
Параллельно с 1994 года Сергей Михайлович начинает политическую карьеру. Его избрали депутатом Законодательного собрания Санкт-Петербурга I созыва от блока "Весь Петербург". С апреля 1995 года Сергей Миронов занимал пост первого зампреда Законодательного Собрания Санкт-Петербурга, с апреля по декабрь 1998 года он исполняет обязанности председателя органа.
В декабре 1998 года Сергея Михайловича избрали депутатом Заксобрания Санкт-Петербурга II созыва по 12-му избирательному округу. Тогда он набрал 70% голосов (это был самый высокий показатель в городе) и вошёл в состав партии "Законность".
С 1999 по 2004 год Миронов учился на философском факультете СПбГУ.
В 2000 году Сергей Михайлович работал в штабе Владимира Путина по Санкт-Петербургу во время президентских выборов. В июне того же года он стал зампредом Законодательного Собрания Санкт-Петербурга второго созыва, а с сентября – председателем политсовета Санкт-Петербургского регионального политического общественного движения "Воля Петербурга".
В 2001 году Миронов был избран членом Совета Федерации от Заксобрания Санкт-Петербурга, стал членом, а затем и зампредом Комитета Совета Федерации по конституционному законодательству и судебно-правовым вопросам, а также Комиссии Совета Федерации по регламенту и парламентским процедурам.
5 декабря 2001 года Сергея Михайловича избрали председателем Совета Федерации, в качестве спикера его рекомендовал президент Владимир Путин.
1 февраля 2002 года Сергей Миронов был избран председателем Совета Межпарламентской Ассамблеи государств-участников СНГ.
В 2006 году принимал участие в создании и стал главой политического объединения "Справедливая Россия", с 2006 по 2011 год был председателем партии. Ушел с должности весной 2011 года, чтобы остаться на посту спикера Совета Федерации, однако продолжал быть негласным лидером фракции. 27 октября 2013 года Миронов вернулся на пост председателя партии.
С 2021 года депутат Государственной думы РФ VIII созыва.