Окончил гимназию в Вологде, поступил в Петербургский университет, который закончил в 1913 году. После окончания университета возвратился в Вологду, где работал лаборантом.
В 1918 году вступил в РКП (б); выполнял поручения партии по организации работы типографии и научно-технического комитета Губсовнархоза.
В 1920 году избран профессором по кафедре коллоидной химии в ВМХИ Вологодском молочнохозяйственном институте, через некоторое время был принят на работу в Наркомзем в качестве научного консультанта. Позже работал заведующим сельскохозяйственным образованием Главпрофобра, заместителем директора Тимирязевского НИИ, директором Лаборатории белка ВАСХНИЛ (1930—35 и с 1943) и Лаборатории белка АН СССР (1935—42), профессором Московской ветеринарной академии (1932—41) и Московского пушно-мехового института (1930—34 и 1949—55), заведующим Лабораторией белка ВНИИ животноводства.
В 1930 году получил звание профессора, с 1935 года — академик ВАСХНИЛ, в 1936 году защитил диссертацию на соискание степени доктора химических наук.
Получил Сталинскую премию за научные исследования по биохимии белков, опубликованные в работах: «Белковые протокислоты ряда семян травянистых, кустарниковых и деревянистых растений», «Потеря в весе чистейшей белковой протокислоты при 105°», «Основные принципы технологии чистого растительного кормового белка», «Коллоидные свойства чистейшей казеиновой белковой протокислоты в активнокислой среде» (Доклады ВАСХНИЛ, 1947—1948).
С. С. Перовым был разработан метод получения кормового белка для сельскохозяйственных животных, прошедший апробацию в совхозе «Ермолино» Московской области в 1952—1958 гг.
Выступил на августовской сессии ВАСХНИЛ 1948 года в защиту Т. Д. Лысенко.
В 1915—1925 годах писал стихи под псевдонимом Сергей Стрибожич. Являлся активным членом Северного кружка любителей изящных искусств, критика и искусствоведческие статьи С. С. Перова публиковались в издании кружка «Временник».
С. С. Перов награждался следующими государственными наградами и премиями:
Более 150 научных трудов, в том числе: