Родился 12 июля 1914 года в Житомире (Украина). Окончил 6 классов неполной средней школы и Фабрично - заводское училище. Работал на заводе "Ленинская кузница" в Киеве. В Красной Армии с 1933 года, год спустя окончил Харьковскую военную школу лётчиков. С 1938 года служил заместителем командира эскадрильи в истребительном авиационном полку под Ленинградом.

Участник советско - финской войны 1939 - 1940 годов. Летая на истребителе И-153, командир звена 68-го истребительного авиаполка старший лейтенант С. И. Миронов к январю 1940 года совершил 37 боевых вылетов, в воздушных боях сбил 2 самолёта противника.

7 апреля 1940 года за мужество и отвагу, проявленное в боях с врагами, ему было присвоено звание Героя Советского Союза. Вскоре он поступил на учебу в Военно - Воздушную Академию.

С началом Великой Отечественной войны Сергей Иванович был назначен командиром эскадрильи одного из авиаполков, сражавшегося под Ленинградом. Вскоре он принял командование 153-м истребительным авиаполком.

153-й авиаполк, с которым майор Миронов сражался на Воронежском фронте, состоял из опытных, обстрелянных бойцов. Все они участвовали в обороне Ленинграда, их подвиги были отмечены правительственными наградами. Слава о мироновском полке гремела по всему фронту. Его лётчики дрались под Воронежем три месяца, нанося по врагу один удар сокрушительнее другого.

С осени 1942 года полковник С. И. Миронов возглавлял отдел истребительной авиации при Главном управлении боевой подготовки ВВС.

Войну Сергей Иванович закончил уже командиром истребительной авиационной дивизии, имея на своем личном счету 18 уничтоженных самолётов противника ( с учетом боев в Финляндии ). За период боевой деятельности он совершил более 400 боевых вылетов, освоил самолёты следующих типов: И-153, И-16, Р-39 "Аэрокобра".

После войны Сергей Иванович остался на службе в ВВС. Окончил Военную Академию Генерального штаба в 1949 году. Командовал авиационными соединениями, занимал ответственные командные посты в Министерстве Обороны СССР. Жил в Москве. Генерал - Полковник авиации С. И. Миронов был заместителем командующего ВВС по боевой подготовке, членом Военного Совета ВВС. За период службы награжден Орденами Ленина, Красного Знамени ( пять ), Суворова 2-й степени и Кутузова 2-й степени, медалями.

Погиб в авиационной катастрофе 3 августа 1964 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.