В 1921 году окончил 5 классов школы в рабочем селе Мытищи и поступил в школу фабрично-заводского ученичества (позднее ремесленное училище № 3, затем ГПТУ-2, затем Мытищинский колледж), где учились почти исключительно дети рабочих. Школы фабрично-заводского ученичества готовили рабочих для растущей промышленности.
В 1924 году окончил школу ФЗУ и был принят на работу на Мытищинский вагоностроительный завод (ныне ОАО «Метровагонмаш»). В те годы рабочие в Мытищах трудились на трёх предприятиях: вагонном заводе, фабрике «Вискоза» и близлежащем орудийном заводе. К 1925 году Мытищи получило статус города. На Мытищинском вагоностроительном заводе Сергей Романов работал слесарем-инструментальщиком (столяром) с 1924 по 1927 год.
В феврале-марте 1940 года сражался на Северо-Западном фронте в должности штурмана корабля 85-го бомбардировочного авиационного полка, совершив в ходе финской кампании 11 боевых вылетов на бомбардировщике СБ. 13 марта 1940 года между Финляндией и СССР был подписан мирный договор.
В марте 1940 года Романов продолжил учёбу уже в Военной академии командного и штурманского состава в Монино, которую окончил в январе 1941 года. Затем преподавал в академии на кафедре аэронавигации штурманское дело до июня 1941 года.
В конце 1941 года и начале 1942 года участвовал в битве за Москву, в ходе которой совершал налёты на крупные железнодорожные узлы противника, аэродромы, скопления живой силы и техники.
Одним из первых в дальней авиации опробовал способы ночного автоориентирования, что дало возможность осуществления полётов в дальние тылы немцев. В декабре 1941 года 432-й авиационный полк был переименован в 746-й авиационный полк авиации дальнего действия, а майор С. М. Романов был назначен на должность штурмана полка.
В декабре 1941 года в ходе контрнаступления советских войск под Москвой Сергей Михайлович продолжал наносить бомбовые удары по железнодорожным узлам, скоплениям войск и аэродромам противника в Смоленске, Витебске, Орше, Вязьме и Минске.
31 марта 1942 года экипаж тяжёлого бомбардировщика дальнего действия Пе-8, где штурманом был майор Романов, осуществил заброску разведгруппы в район Киева. Всего к концу марта 1942 года в качестве штурмана корабля С. М. Романов участвовал в 21 боевом ночном вылете.
В период с 19 мая по 13 июня 1942 года как один из лучших штурманов авиации дальнего действия Сергей Михайлович привлекался к выполнению специальных заданий командования по доставке дипломатических миссий Советского правительства, в том числе обеспечивал визит наркома иностранных дел В. М. Молотова в страны антигитлеровской коалиции.
Указом Президиума Верховного Совета СССР «О присвоении звания Героя Советского Союза начальствующему составу Военно-воздушных сил Красной Армии» от 20 июня 1942 года за «отвагу и геройство, проявленные при выполнении задания правительства по осуществлению дальнего ответственного перелёта» удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда»[1].
В начале августа 1942 года 746-й авиационный полк был передан в непосредственное подчинение командующему авиацией дальнего действия. В конце месяца Сергей Михайлович принял участие в налётах дальней авиации на Варшаву и Штеттин. Однако в сентябре 1942 года обстановка на фронте заставила командование использовать дальнюю авиацию в качестве фронтовых бомбардировщиков на Сталинградском направлении.
В должности старшего штурмана авиационной дивизии подполковник С. М. Романов добился хороших показателей в подготовке молодых штурманов, за что впоследствии был награждён орденом Александра Невского. Сергей Михайлович также участвовал в прорыве блокады Ленинграда и в специальных операциях командования на территории Финляндии и Венгрии.
В декабре 1944 года в связи с реформированием дальней авиации 45-я авиационная дивизия дальнего действия была преобразована в 45-ю тяжелую бомбардировочную авиационную дивизию, которая вошла в состав 18-й воздушной армии. В последние месяцы войны Сергей Михайлович участвовал в бомбардировках Кёнигсбергской и Берлинской группировок противника. Всего за годы войны С. М. Романов совершил 63 успешных ночных боевых вылета. Боевой путь он завершил в Восточной Пруссии в звании полковника.
Дальнейшая служба
После войны полковник С. М. Романов продолжал служить в авиации дальнего действия в должности старшего штурмана бомбардировочной авиадивизии, затем главного штурмана тяжелобомбардировочного авиакорпуса. В апреле 1947 года полковник С. М. Романов был назначен начальником отдела бомбометания штурманской службы Дальней авиации, а декабре стал заместителем главного штурмана Дальней авиации, которую занимал до декабря 1949 года (в период с июля 1948 года по март 1949 года исполнял обязанности главного штурмана Дальней авиации).
В апреле 1950 года Сергей Михайлович окончил Военную академию Генерального штаба, после чего занимал должности заместителя главного штурмана Дальней авиации (1950—1953) и начальника штурманской службы Штаба ВВС СССР (с мая по октябрь 1953 года).
После возвращения в СССР с ноября по декабрь 1956 года был начальником учебной части военной кафедры Московского топографического политехникума, а в 1957—1959 годах преподавал на военной кафедре Московского лесотехнического института.
Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1988. — Т. 2 /Любов — Ящук/. — 863 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-203-00536-2.
Полетаев О. А., Нугис А. Я. На крыльях Родины. — Таллин: Ээсти Раамат, 1981.
На труд и на подвиг: страницы истории Мытищинского машиностроительного завода / Сост.: А. А. Порошин, Н. И. Фельдман. — М.: Московский рабочий, 1976. — 455 с.