Родился 14 января 1922 года в слободе Казацкая (ныне в черте города Курска, административного центра Курской области). В 1937 году окончил 7 классов Казацкой НСШ (ныне школа № 14). Работал на заводе и одновременно учился в областном аэроклубе. В марте 1939 года добровольно вступил в ряды Красной Армии. По комсомольской путёвке был направлен в Качинскую военную авиационную школу пилотов, которую окончил в марте 1940 года. Служил в строевых частях ВВС на Дальнем Востоке.

С 18 мая 1942 года младший лейтенант С. В. Сыромятников в действующей армии: в должности пилота 1-й эскадрильи 429-го ИАП (11 июня 1942 года переименован в 875-й ИАП, 18 марта 1943 года преобразован в 66-й Гвардейский ИАП), вскоре назначен командиром звена. Сражался на Юго-Западном, Калининском и Северо-Западном фронтах. Летал на Як-1 и Як-7.

19 июля 1942 года младший лейтенант С. В. Сыромятников в составе группы из 4 самолётов вылетел на боевое задание. Обнаружив вражескую мотопехоту в районе Ольховатка, наши лётчики атаковали неприятеля и сразу подожгли несколько машин с боеприпасами и личным составом. После короткого замешательства немцы открыли ответный огонь, в результате которого самолёт Сергея Сыромятникова получил повреждения. Неуправляемую машину пришлось сажать в 1,5 км от немецкой колонны в чистом поле. Младший лейтенант Н. П. Макаров принял решение спасти своего товарища. Рискуя жизнью, он совершил посадку рядом с самолётом Сыромятникова, втиснув Сыромятникова в фюзеляж своего истребителя (за бронеспинку), под прикрытием товарищей поднялся в воздух. Вскоре лётчики благополучно совершили посадку на своём аэродроме. За этот подвиг командир звена 875-го ИАП младший лейтенант Макаров Николай Павлович был награждён орденом Ленина (Указ ПВС СССР от 15.08.1942). 10 ноября 1942 года младший лейтенант Н. П. Макаров погиб в районе Кочегарово (Калининская, ныне Тверская область).

К марта 1943 года заместитель командира эскадрильи 66-го Гвардейского истребительного авиационного полка (4-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 1-й Гвардейский истребительный авиационный корпус, 6-я Воздушная армия, Северо-Западный фронт) лейтенант С. В. Сыромятников совершил 122 боевых вылета (включая 29 на штурмовку), провёл 65 воздушных боёв, в которых сбил лично 14 и в составе группы 4 самолёта противника (в наградном листе говорится о 15 личных и 5 групповых победах). За эти подвиги был представлен к высшей награде страны. А 19 марта пропал без вести после воздушного боя в районе Колышкино - Козлово. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 мая 1943 года удостоен звания Героя Советского Союза.

15 сентября 1967 года именем Героя названа улица в Центральном округе Курска, на которой он жил (бывшая Денисовка). Распоряжением СМ РСФСР от 6 июля 1986 его имя присвоено Курскому городскому аэроклубу. Приказом министра обороны СССР от 15 июля 1967 года зачислен навечно в списки 1-й эскадрильи Н-ского Гвардейского ИАП. В 1975 году студенческая строительная бригада из Болгарии (работавшая в городе Железногорске), так же зачислила Героя в свой состав.

Награждён орденами: Ленина (01.05.1943), Красного Знамени (15.08.1942), Отечественной войны 1-й степени (14.03.1943), Красной Звезды (26.12.1942).