Учился в деревенской школе.
до 1905 года жил в деревне, затем с 1905 до 1914 работал в Риге на лесопильном заводе. В 1914 г. приехал в Санкт-Петербург и с 1 сентября устроился на работу сторожем главного бутафорского склада и арсенала императорских театров. С 1 октября 1920 года перешел на работу в Михайловский театр помощником бутафора, где служил до 1922 года. Уехал в деревню по семейным обстоятельствам. 7 сентября 1925 года поступил в Гос. ак. драму разборщиком костюмов, портным-одевальщиком мужского гардероба. Затем был назначен бригадиром мужского гардероба. При эвакуации театра в Новосибирск провел работу по отбору и упаковке всего мужского гардероба. Имел двоих сыновей и дочь. Сын - Михаил Сергеевич Дементьев - служил в АТ бригадиром плотников. Один из сыновей погиб 24 апреля 1942 года. Другой дважды был ранен. Дочь также воевала.
Уволен по болезни. Однако в архиве театра есть лицевой счет нештатного сотрудника театра за 1952 г., в котором С.В. Дементьев указан как разовый артист. В период эвакуации в Новосибирске также выходил на сцену как разовый артист, в.т.ч. играл красноармейца в сп. «Князь Мстислав Удалой», был занят в массовых сценах сп. «Таланты и поклонники».
Лит.: Репертуар АТ (ук.).
Арх.: ЦГАЛИ. Ф. 354. Оп. 1. Д. 326.
Арх.: Личный листок по учету кадров С.В. Дементьева, личная учетная карточка С.В. Дементьева, Лицевые счета нештатных сотрудников театра. 1952 г. // Арх. АТ.
Филиппова, С. Дементьев // Национальный драматический театр России. Александринский театр. Актеры, режиссеры : энциклопедия... — Санкт-Петербург : Балтийские сезоны, 2020. — С. 255.