Родился 30 апреля 1921 года в посёлке Красный Кут (ныне - город в Саратовской области). В 1937 году окончил 8 классов школы. С августа 1939 года в рядах Красной Армии. До 1940 года обучался в Чкаловском пехотном училище (город Оренбург), в 1942 году окончил Сталинградскую военную авиационную школу лётчиков.

С 21 мая 1942 года сержант С. И. Харламов в действующей армии. По 14 августа 1942 года воевал в составе 821-го ИАП (15-я Ударная авиагруппа СВГК и 236-я ИАД), летая на Як-1 и ЛаГГ-3. С 21 декабря 1942 года воевал уже в 249-м ИАП (14 апреля 1944 года преобразован в 163-й Гвардейский ИАП), где прошёл путь от старшего лётчика до командира полка. Летал на ЛаГГ-3, Ла-5 и Ла-7. Сражался Закавказском, Северо-Кавказском, 4-м Украинском, 2-м Белорусском фронтах и ВВС Отдельной Приморской Армии.

К ноябрю 1944 года командир эскадрильи 163-го Гвардейского истребительного авиационного полка (229-я истребительная авиационная дивизия, 4-я Воздушная армия, 2-й Белорусский фронт) Гвардии старший лейтенант С. И. Харламов совершил 574 боевых вылетов (включая 419 - на разведку), в 85 воздушных боях сбил лично 4 самолёта противника (в наградном листе говорится о 4 личных и 2 групповых победах). Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 февраля 1945 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 5407). 29 марта 1945 года принял командование полком.

К 9 мая 1945 года командир 163-го Гвардейского истребительного авиационного полка  (229-я истребительная авиационная дивизия, 4-я Воздушная армия, 2-й Белорусский фронт) Гвардии майор С. И. Харламов совершил 707 боевых вылетов, провёл около 90 воздушных боёв и сбил лично 4 самолёта противника. Сам в 1942 году дважды был ранен в ногу, в 1943 году - получил перелом ребра.

После окончания войны продолжал служить на различных должностях в ВВС. До 1950 года командовал полком. В 1955 году окончил Военно-Воздушную академию (в Монино). В 1955-1957 гг. был советником командира истребительной авиадивизии за рубежом. Затем, до 1959 года командовал дивизией в Киевском военном округе. В 1961 году окончил Военную академию Генерального штаба. В 1961-1964 гг. - заместитель командующего 24-й Воздушной армией по боевой подготовке (Группа советских войск в Германии), в 1964-1967 гг. - 1-й заместитель командующего 26-й Воздушной армией (Белорусский военный округ), в январе-ноябре 1967 гг. - 1-й заместитель командующего 24-й Воздушной армией (Группа советских войск в Германии). В 1967-1971 гг. - командующий 36-й Воздушной армией (Южная группа войск в Венгрии). С мая 1971 по май 1972 гг. - находился в Египте, в качестве главного советника по ВВС. В 1972-1981 гг. - заместитель председателя ЦК ДОСААФ по авиации, в 1981-1988 гг. - заместитель председателя ЦК ДОСААФ. С июля 1988 года генерал-полковник авиации С. И. Харламов - в запасе. Жил в Москве. Написал книгу воспоминаний "Лично ответственен" (Москава, 1983 год). С 1987 года был председателем Федерации авиационного спорта СССР. Умер 5 мая 1990 года, похоронен на Новодевичьем кладбище.

Награждён орденами: Ленина (23.02.1945), Красного Знамени (15.04.1944, 20.07.1944, 24.05.1945), Александра Невского (14.12.1944), Отечественной войны 1-й степени (11.03.1985), Отечественной войны 2-й степени (25.10.1943), Красной Звезды (14.06.1943, 05.11.1954, 1968, 1969); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (15.11.1950).

*     *     *



Список известных воздушных побед С. И. Харламова:

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
14.11.1943	1  Ме-109	Марфовка	ЛаГГ-3
26.11.1943	1  Ме-109	западнее Катерлез
30.11.1943	1  Ме-109	северо-восточнее мыс Такин
15.08.1944	1  ФВ-190	аэродром Ликк	Ла-5
Всего сбитых самолётов - 4 + 0;  боевых вылетов - 707;  воздушных боёв - около 90.

Из фотоматериалов военных лет: