Родился 10 марта 1923 года, на Смоленщине. В 1929 году семья переехала в Москву, где Сергей Федорович окончил 9 классов. После окончания московского аэроклуба в Кожухове, в марте 1941 года направлен в Борисоглебское авиационное училище летчиков имени В. П. Чкалова.
Пройдя ускоренный выпуск(курсантов обучали летать на И-16 и 6 часов налета на ЛАГГ-3) в декабре 1942 года попадает на Северо-Западный фронт. Младший лейтенант Петров воюет в 169 истребительном авиационном полку, в последствии преобразованном в 63 гвардейский Виленский ордена Кутузова авиаполк.
Перед Орловско-Курской операцией в полк приходит новая материальная часть (с завода №21) и пополнение, среди которого будущий Герой Советского Союза Алексей Петрович Маресьев. Петрова назначают ведомым к старшему лейтенанту Маресьеву.
На третьем совместном боевом вылете пара Маресьев - Петров открыли счет. Потом были тяжелейшие бои над Кубанью, ранения госпиталь и возвращение в полк.
После госпиталя С.Ф. Петров вернулся в родной истребительный полк, он воюет на Ла -5 НФ одной из лучших машин того времени сбил в войну 7 вражеских самолётов лично и 4 в группе, участвовал в освобождении Белоруссии, Прибалтики, дошёл до Берлина. За это время он был в небе 2500 часов, совершил около 200 боевых вылетов. Свой последний боевой вылет он совершил 29 апреля 1945 года над Берлином.
После войны "лётная жизнь" не закончилась: был командиром эскадрильи, летал на самых первых реактивных самолётах – Ла-15, МиГ-9, МиГ-15, 17, 21. За освоение новой техники награждён орденами Ленина и Красной Звезды. Сергей Фёдорович стал командиром полка, а в запас уволился в 1961 году в звании полковника.
Сергей Федорович Петров удостоился чести участвовать в легендарном Параде Победы на Красной площади 24 июня 1945 года. Где он представлял свой полк в составе 1-го Белорусского фронта. После войны Сергей Федорович продолжал службу в авиации и вышел в отставку в звании гвардии полковника. За мужество и героизм проявленные в годы войны он награжден орденами Ленина, Красное Знамя, полководческий орден Александра Невского (который он считает самым дорогим), Отечественная война 1 и 2 степени, двумя орденами Красная Звезда, медалями.

Петров Сергей Федорович рассказывает о своём боевом пути, о военном лётчике-истребителе, Герое Советского Союза Алексее Петровиче Маресьеве, о военном лётчике, генерал-лейтенанте авиации, младшем сыне И. В. Сталина Василии Иосифовиче Сталине.