Сергей Владимирович Гришин родился 18 марта 1917 года в деревне Фомино (ныне — Дорогобужский район Смоленской области).
В 1935 году окончил Дорогобужское педагогическое училище, после чего работал учителем, завучем начальной школы.
В 1939 году Гришин был призван на службу в Красную Армию.
В 1941 году он окончил курсы подготовки офицеров. С первых дней Великой Отечественной войны — на её фронтах, командовал танковым взводом. Попав в окружение, пробрался в свою родную деревню, где создал подпольную группу, которая в ноябре 1941 года выросла в партизанский отряд "Тринадцать".
В феврале 1942 года Гришин в составе партизанского соединения участвовал в освобождении Дорогобужа.
С марта 1942 года отряд начал рейд по Смоленской области, а с мая 1943 года — по Белоруссии. В июне 1942 года отряд вырос в особый партизанский полк "Тринадцать", в апреле 1944 года — в особое партизанское соединение "Тринадцать". Руководимое Гришиным партизанское соединение наносило противнику большие потери. Только за 1943 год полк прошёл с боями 1500 километров, разгромив 40 вражеских гарнизонов, уничтожив и взяв в плен более 14 тысяч солдат и офицеров противника. Партизаны Гришина подорвали 333 железнодорожных эшелона, 2 бронепоезда, более 1000 автомашин, 9 танков и бронемашин, 97 мостов, 2 железнодорожные станции и ряд других объектов.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 7 марта 1943 года за "умелое командование партизанским полком и проявленные при этом личное мужество и отвагу" лейтенант Сергей Гришин был удостоен высокого звания Героя Советского Союза.
В июле 1944 года соединение "Тринадцать" соединилось с частями 5-й армии 3-го Белорусского фронта. После окончания войны Гришин продолжал службу в Советской Армии.
В 1947 году он окончил Военную Академию имени Фрунзе, в 1955 году — Военную Академию Генерального штаба.
В 1955-1958 годах Гришин находился на должности начальника отдела штаба армии.
В 1949-1953 годах и с 1958 года — на преподавательской работе в военно-учебных заведениях.
Проживал в Москве.
Умер 25 июня 1994 года, похоронен на Троекуровском кладбище.
Был также награждён орденами Отечественной войны 1-й степени (6 апреля 1985), Красной звезды (26 октября 1955), "За службу Родине в Вооружённых Силах СССР" 3-й степени (30 апреля 1975).