Родился 21 мая (3 июня) 1906 года в селе Кундравы (Челябинской области).
В 1925 году окончил Ленинградское художественное училище и в 1928 году - Ленинградский институт сценических искусств.
В кино — с 1924 года. Режиссёрским дебютом Герасимова стал фильм «Двадцать два несчастья».
В 1944-1946 годах — возглавлял Центральную студию документальных фильмов.
В 1986 году имя С.А. Герасимова присвоено ВГИКу.
В 1944 году получил почетное звание "Заслуженный деятель искусств РСФСР" и в 1948 году - "Народный артист СССР".
Умер 26 ноября 1985 года в Москве.