Родился 30 июня (13 июля) 1913 г. в г. Любиме в семье служащего. Еще до революции 1917 г. Воронины переехали в Петроград. С шести лет С. А. Воронин стал ездить в командировки с отцом на Алтай и в Сибирь.
В 15 лет вернулся в Ленинград. В 1931 г. окончил школу ФЗУ (фабрично-заводское училище) в Ленинграде, получил специальность токаря. Работал на Адмиралтейском и Металлическом заводах, в Лентранспроекте и заочно учился в Горном институте (не закончил).
Осужден за уклонение от службы в РККА. В 1937-1945 гг. работал в изыскательских партиях, прокладывавших железнодорожные магистрали на Дальнем Востоке, Урале, Поволжье и Кавказе.
Первоначальные литературные знания и навыки творческой работы С. А. Воронин получил в литературных кружках при Доме культуры им. Промкооперации и на литературных курсах в Доме писателей им. В. В. Маяковского, Литературном рабочем университете. В эти годы он встречался с К. Фединым, М. Зощенко, Н. Тихоновым, В. Шишковым. Первым литературным наставником С. А. Воронина был Вс. Рождественский.
Работал журналистом в газете «Смена» (1945-1947). Первая книга рассказов «Встречи» была издана в Ленинграде в 1947 г.
Заведовал ленинградским корпунктом «Литературной газеты» (1951-1952). Главный редактор журнала «Нева» (1957-1964). Важной вехой в работе журнала стала публикация второй книги «Поднятой целины». Встречи с М. А. Шолоховым незабываемой страницей вписались в биографию С. А. Воронина.
В 1969 г. был среди писателей, выступивших против журнала «Новый мир».
В 1984 г. создал документальную повесть «Жизнеописание Ивана Петровича Павлова» о судьбе великого русского ученого. Автор рассказов и сказок для детей: «Жако», «Девять белых лебедей», «Моя береза», «Необыкновенная ромашка», «Полосатая спинка» и других.
В 1987 г. вышла книга «Время итогов», в которую вошли материалы, представившие С. А. Воронина как публициста и критика, не равнодушного к событиям и проблемам общественно-литерату<wbr />рной жизни, очерки и заметки о встречах с писателями-современн<wbr />иками, рецензии и интервью.
В 1990 г. подписал «Письмо 74-х».
Произведения С. А. Воронина издавались на многих языках мира – в Англии, Германии, Испании, Финляндии, Венгрии, Китае, Польше, Индии.
По его произведениям сняты кинофильмы: «Дом напротив», «Всего дороже», «Лето в Бережках», «Эхо далеких снегов», «До будущей весны».
В 1999 г. передал в дар родному Любиму свои книги и семейные реликвии. Часть книг хранится в библиотеке, а часть – в музее.
Член ВКП(б) с 1947 г. Награжден Государственной премией РСФСР имени Максима Горького (1976) за книгу «Родительский дом», орденом Трудового Красного Знамени (12.07.1988), орденом «Знак Почёта», медалями.
Умер 20 октября 2002 г. в Санкт-Петербурге. Похоронен в Псковской области в д. Спицино.
В мае 1994 г. в г. Любиме именем писателя названа улица