Окончил Географический факультет МГУ в 1976 году. С 1979 года работает в Институте географии РАН, где им были защищены кандидатская (1982) и докторская (2002) диссертации. Доктор географических наук.
Работы Тархова посвящены проблемам теоретической географии и географии транспорта (в основном — изучение конфигурации транспортных сетей, их топологии и эволюции), истории железных дорог и общественного транспорта России и других государств, истории административно-территориального деления России.
С.А. Тархов — автор более 200 научных и научно-популярных работ (в т.ч. более 15 монографий), а также автор курсов лекций по географии транспорта и туристскому страноведению, которые читаются в ряде вузов Москвы (в т.ч. в МГУ им. М.В. Ломоносова).