Окончил философский факультет МГУ (1949). С 1952 — научный сотрудник, с 1963 — заместитель директора, с 1974 по 1987 — директор Института истории естествознания и техники АН СССР.
Основные труды по истории эволюционной теории, общим проблемам биологии и истории философии в России 1-й половины XIX в., а также по философским вопросам естествознания. Один из инициаторов разработки науковедения в СССР.
С. Р. Микулинский активно участвовал в восстановлении научного наследия Н. И. Вавилова. В 1980 году в соавторстве с историком В. Д. Есаковым и Д. К. Беляевым был опубликован пятый выпуск серии «Научное наследство», посвящённый академику Вавилову. На этом работа не закончилась и в 1987 году выходит десятый том, который также посвящён наследию Н. И. Вавилова.