Сергей Владимирович Мироненко в 1973 году окончил исторический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова. В 1978 году в МГУ защитил кандидатскую диссертацию по теме: «Секретный комитет 1839–1842 гг. и указ об обязанных крестьянах».

В 1992 году в Институте истории СССР АН СССР защитил докторскую диссертацию по теме: «Самодержавие и реформы. Политическая борьба в России в первой четверти XIX в.».

С 1977 года младший научный сотрудник, затем старший научный сотрудник Института истории СССР АН СССР.

В 1991–1992 годах заместитель директора Центра хранения современной документации (ЦХСД).

С мая 1992 года — директор ГА РФ.

С марта 2016 года — научный руководитель ГА РФ.

Член коллегии Федерального архивного агентства. Член Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки РФ. Входит в состав Геральдического совета при Президенте Российской Федерации. Заведующий кафедрой истории России XIX — начала XX века исторического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Член редакционных советов журналов «Исторический архив», «Родина», «Военно-исторический журнал».

За многолетний добросовестный труд в архивных учреждениях Сергей Владимирович Мироненко награждён нагрудным знаком «Почётный архивист» (приказ Росархива от 23.02.2001 № 45-лс).

В 2005 году за заслуги в деле защиты прав и свобод человека и гражданина (С.В. Мироненко — член редакционного совета издания «История сталинского ГУЛАГа. Конец 1920-х — первая половина 1950-х годов. Собрание документов в семи томах») отмечен Почётным Знаком Уполномоченного по правам человека в Российской Федерации.

За большой вклад в обеспечение единой государственной политики в области геральдики Сергей Владимирович Мироненко имеет благодарность Президента Российской Федерации (распоряжение Президента РФ от 27.07.2007 № 419-РП).

Награждён знаком отличия «За заслуги в укреплении сотрудничества со Счётной палатой Российской Федерации» (приказ от 11.01.2010 №44-к) и почётной грамотой Министерства юстиции Российской Федерации (приказ от 07.09.2010 №1382-к).

За большой вклад в сохранение документального наследия народов Российской Федерации и многолетнюю добросовестную работу Указом Президента Российской Федерации от 20.09.2010 № 1131 директор Государственного архива Сергей Владимирович Мироненко награждён Орденом Почёта.