Родился 16 августа 1922 года в селе Гавриловское (Луховицкий район Московской области). Окончил среднюю школу и автодорожный техникум в Москве. В конце 1940 года поступил в Бауманский аэроклуб. С 7 апреля 1941 года в рядах Красной Армии, призван Бауманским РВК (города Москвы). Окончил Тбилисскую военную авиационную школу лётчиков. Затем проходил переучивание на новую технику в 8-м ЗИАП (ВВС Приволжского военного округа).

С 5 июля 1943 года младший лейтенант С. Г. Шамонов в действующей армии. Боевую работу начал 20 августа 1943 года. Воевал в составе 866-го ИАП (288-я ИАД). Прошёл путь от рядового пилота до командира звена. Сражался на Юго-Западном и З-м Украинском фронтах. Летал на Як-1, Як-7, Як-9 и Як-3. С 1944 года был ведомый у А. И. Колдунова.

25 января 1945 года выполняя боевую задачу по штурмовке войск противника в районе Будапешта, был подбит огнём зенитной артиллерии. Самолёт загорелся, лётчик сумел покинуть его с парашютом и приземлился на вражеской территории. Превозмогая боль, добрался до ближайшего леса, где скрывался 3 суток, пока не был подобран нашими танкистами, прорывавшими линию обороны противника. Вскоре продолжил боевую работу.

К 9 мая 1945 года командир звена 866-го истребительного авиационного полка (288-я истребительная авиационная дивизия, 17-я Воздушная армия, 3-й Украинский фронт) старший лейтенант С. Г. Шамонов совершил 266 боевых вылетов, в 44 воздушных боях сбил лично 9 и в составе пары 1 самолёт противника. Участник Парада Победы 24 июня 1945 года в Москве на Красной площади.

После окончания войны продолжал служить на различных должностях в ВВС. С 29 августа 1975 года полковник С. Г. Шамонов - в запасе. Умер в августе 2014 года.

Награждён орденами:  Красного Знамени (18.07.1944, 20.09.1944, 09.06.1945),   Александра Невского (13.04.1945),  Отечественной войны 1-й степени (19.02.1944), Отечественной войны 2-й степени (11.03.1985), Красной Звезды (29.10.1943); медалями.