Родился 2 марта 1952 г. в г. Люйшунь (КНР; в 1898–1905 гг. - Порт-Артур) в семье морского офицера.
В 1973 г. окончил Высшее политическое училище (ВПУ) Министерства внутренних дел (МВД) СССР в Ленинграде (ныне Санкт-Петербургский военный институт войск национальной гвардии РФ), в 1981 г. - московскую Военно-политическую академию (ВПА) им. В. И. Ленина (ныне Военный университет Министерства обороны РФ). В 1983-1986 гг. учился в аспирантуре ВПА им. В. И. Ленина.
Кандидат исторических наук. В 1986 г. защитил диссертацию на тему "Партийное руководство противопожарными формированиями Ленинграда в годы Великой Отечественной войны".
Доктор юридических наук. В 1994 г. в Санкт-Петербургском юридическом институте МВД России защитил диссертацию "Теоретико-правовые аспекты обеспечения безопасности Российской Федерации".
В 1973-1990 гг. Сергей Степашин служил во внутренних войсках МВД. С 1980 г. преподавал в Ленинградском ВПУ МВД СССР, с 1987 г. занимал должность заместителя начальника кафедры истории КПСС. В 1987-1990 гг. неоднократно выполнял задачи по обеспечению правопорядка в горячих точках - Баку, Фергане, Нагорном Карабахе, Сухуми.
В 1990-1993 гг. - народный депутат РСФСР. В декабре 1989 г. был выдвинут кандидатом в народные депутаты РСФСР коллективом Ленинградского ВПУ МВД СССР, избран от Красносельского территориального округа Ленинграда. В июне 1990 г. на I Съезде народных депутатов РСФСР был избран в Верховный Совет РСФСР. На II Cъезде народных депутатов в декабре 1990 г. вместе с Дмитрием Волкогоновым и Сергеем Шахраем был сопредседателем фракции "Левый центр". В 1991-1993 гг. - председатель Комитета Верховного Совета РСФСР (затем - Российской Федерации) по вопросам обороны и безопасности. В августе 1991 г. выступил против Государственного комитета по чрезвычайному положению (ГКЧП) и поддержал российского лидера Бориса Ельцина. 26 августа 1991 г. возглавил государственную комиссию по расследованию деятельности КГБ и ГКЧП, созданную по приказу президента СССР Михаила Горбачева ("комиссия Степашина").
С 26 ноября 1991 г. по 24 января 1992 г. - заместитель генерального директора Агентства федеральной безопасности РСФСР (бывший Комитет государственной безопасности РСФСР), с декабря 1991 г. одновременно занимал пост начальника управления АФБ по Санкт-Петербургу и Ленинградской области (агентство в этот период последовательно возглавляли Виктор Иваненко и Виктор Баранников).
С 24 января 1992 г. по 5 октября 1992 г. - заместитель министра, начальник Управления Министерства безопасности РФ по Санкт-Петербургу и Ленинградской области, затем - первый заместитель министра безопасности РФ (ведомство в это время возглавлял Виктор Баранников).
Во время конфликта между Верховным советом и президентом РФ Борисом Ельциным в сентябре–октябре 1993 г. встал на сторону последнего. 22 сентября подал в отставку с поста председателя Комитета ВС РСФСР по вопросам обороны и безопасности.
С 24 сентября 1993 г. по 21 декабря 1993 г. работал первым заместителем министра безопасности РФ Николая Галушко.
С 21 декабря 1993 г. по 3 марта 1994 г. Сергей Степашин занимал пост первого заместителя директора, а с 3 марта 1994 г. по 30 июня 1995 г. - директора Федеральной службы контрразведки РФ (с 1995 г. - Федеральная служба безопасности РФ). Входил в число руководителей операции по разоружению незаконных вооруженных формирований в Чечне (Первая чеченская война 1994–1996 гг.). Был отправлен в отставку президентом РФ Борисом Ельциным после теракта в Буденновске 14–20 июня 1995 г. и вынесения Государственной думой частичного вотума недоверия правительству.
С 17 марта 1994 г. по 7 июля 1995 г. и с 21 июля 1997 г. по 14 июня 1999 г. входил в состав Совета безопасности РФ, с 14 июня по 15 ноября 1999 г. был постоянным членом Совбеза РФ.
В 1995-1997 гг. возглавлял административный департамент Аппарата правительства РФ, курировал силовые структуры. В 1996 г. - ответственный секретарь Государственной комиссии РФ по урегулированию кризиса в Чеченской Республике.
С 25 июля 1996 г. по 3 марта 1998 г. - член Совета обороны РФ.
С 2 июля 1997 г. по 30 марта 1998 г. занимал пост министра юстиции РФ. Возглавил министерство после отставки Валентина Ковалева.
В 1998-1999 гг. - министр внутренних дел РФ. Был назначен 30 марта 1998 г. врио министра внутренних дел, затем, с 28 апреля 1998 г. - министр внутренних дел РФ в правительстве Сергея Кириенко; с 11 сентября 1998 г. - в правительстве Евгения Примакова.
С 27 апреля по 19 мая 1999 г. - первый заместитель председателя правительства РФ – министр внутренних дел РФ. С 12 мая временно исполнял обязанности председателя правительства в связи с отставкой Евгения Примакова.
С 19 мая по 9 августа 1999 г. - председатель правительства РФ, сменил на этому посту Евгения Примакова.
В 1999-2000 гг. - депутат Государственной думы РФ третьего созыва. Избран по Северному одномандатному избирательному округу №209 (Санкт-Петербург). Член парламентской фракции "Яблоко", член Комитета по безопасности. Полномочия были прекращены досрочно 26 апреля 2000 г. в связи с назначением председателем Счетной палаты РФ.
С 19 апреля 2000 г. по 20 сентября 2013 г. - председатель Счетной палаты РФ (назначен Государственной думой РФ большинством голосов; на второй срок - 4 февраля 2005 г.; на третий срок - 26 января 2011 г.).
С 30 декабря 2013 г. по 30 марта 2022 г. - председатель наблюдательного совета государственной корпорации - Фонда содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства. Под его руководством фонд запустил систему сбора взносов за капитальный ремонт на всей территории России.
С 31 марта 2022 г. - председатель попечительского совета публично-правовой компании "Фонд развития территорий".
Президент и председатель Российского книжного союза (с 2001 г.).
Председатель Императорского православного палестинского общества (с 2007 г.), Ассоциации юристов России (с 2021 г., в 2005-2021 гг. - сопредседатель; до 2005 г. - президент Российского союза юристов).
Член совета директоров ОАО "РЖД" (с 2014 г.), ЗАО "Межгосударственная нефтяная компания "Союзнефтегаз" (с 2015 г.), "Русснефть" (с 2016 г.).
Входит в состав Совета по внешней и оборонной политике.
Член попечительского совета общественно-государственного объединения "Всероссийское физкультурно-спортивное общество "Динамо". До августа 2012 г. являлся председателем Наблюдательного (ранее Попечительского) совета футбольного клуба "Динамо" (Москва). Отказался от этого поста по собственному желанию в 2015 г.
В 2002-2005 гг. Сергей Степашин занимал должность президента Европейской организации высших органов финансового контроля (ЕВРОСАИ); в 2010-2014 гг. - вице-президента конгресса Международной организации высших органов финансового контроля (ИНТОСАИ).
Генерал-полковник (1998).
Государственный советник юстиции РФ (1997).
Награжден орденами Мужества (1998), Александра Невского (2014), "За заслуги перед Отечеством" I (2022), II (2007), III (2002) и IV (2012) степеней, медалями Столыпина I и II степени (2017, 2012). Дважды отмечен Почетной грамотой правительства РФ (2002, 2006), имеет две благодарности президента (1995, 1997) и благодарность правительства РФ (2007). Награжден также орденом Почета (Республика Армения; 2017).
Первый лауреат Российской национальной юридической премии им. Г. Р. Державина (2016; учреждена Ассоциацией юристов России).