Родился в семье служащих. В 1953 году, после окончания средней школы, поступил на исторический факультетМГУ им. М. В. Ломоносова. С 1958 года работает в секторе истории России XIX — начала XX веков Института истории (ныне Институт российской истории РАН). Прошёл путь от научно-технического, а затем младшего, до главного научного сотрудника. В течение пяти лет принимал участие в работе по подготовке серийного издания МИД СССР «Документы внешней политики СССР».
В 1963—1966 годах учился в аспирантуре Института истории, в 1966—1967 годах работал в социологических экспедициях Института этнографии АН СССР. В 1967 году защитил кандидатскую диссертацию «Идейная борьба в рабочем движении России в 1914‒1917 гг.», в 1983 году — докторскую «„Первая российская революция и Г. В. Плеханов“». Лауреат Всесоюзного конкурса молодых учёных.
В 1990—1995 годах входил в состав, а в 1995—2007 годах возглавлял редколлегию научного журнала «Отечественная история». Исполняющий обязанности председателя Научного совета РАН по истории революций в России (1997—1998), с 2013 года — заместитель председателя Научного совета РАН по истории социальных реформ, движений и революций. Член учёного и диссертационного советов ИРИ РАН.
Соавтор и редактор ряда коллективных трудов по российской и всеобщей истории: «Рабочий класс в Первой российской революции», «Исторический опыт трёх российских революций» (тт. 1-2), «Международное рабочее движение. Вопросы истории и теории», «Политические партии России: история и современность» (М., 1994, 2000), «История Европы. Т. 5. От Французской революции конца XVIII века до Первой мировой войны» (М., 2000), «Мировые войны XX века» (В 4 томах. М., 2003), «Первая русская революция в России. Взгляд через столетие» (М., 2005).
Автор более 220 научных публикаций, в том числе 7 монографий.
Основные работы
Книги
Тютюкин С. В. Война, мир, революция. Идейная борьба в рабочем движении в России. 1914—1917 гг. М., 1972.
Тютюкин С. В. Первая российская революция и Г. В. Плеханов : Из истории идейн. борьбы в рабочем движении России в 1905—1907 гг. — М.: Наука, 1981. — 334 с.
Тютюкин С. В. Июльский политический кризис 1906 г. в России. — М.: Наука, 1991. — 232 с. ISBN 5-02-008566-9
Тютюкин С. В. Г. В. Плеханов. Судьба русского марксиста. — М.: «Российская политическая энциклопедия» (РОССПЭН), 1997. — 376 с. ISBN 5‒86004‒111-X
Тютюкин С. В. Меньшевизм: страницы истории. — М.: РОССПЭН, 2002. — 560 с. ISBN 5-8243-0310-X
Тютюкин С. В. Десять лет в журнале «Отечественная история». — М.: Собрание, 2005. — 432 с. ISBN 5-9606-0013-7
Тютюкин С. В. Александр Керенский. Страницы политической биографии (1905—1917 гг.). — М.: Российская политическая энциклопедия (РОССПЭН), 2012. — 309 с. ISBN 978-5-8243-1688-9
Статьи
Тютюкин С. В. Ленинские рефераты о войне (осень 1914 г.) // История СССР. — 1967. — № 2. — С. 29‒42.
Корелин А. П., Тютюкин С. В. Социальные предпосылки Великого Октября // Вопросы истории. — 1977. — № 10. — С. 20‒40.
Деренковский Г. М., Тютюкин С. В. К вопросу об использовании опыта Первой русской революции в период подготовки Октября // История СССР. — 1977. — № 5. — С. 105‒119.
Тютюкин С. В., Шелохаев В. В. Разоблачение кадетов в большевистских листовках 1906‒1907 годов // История СССР. — 1980. — № 1. — С. 74‒88.
Корелин А. П., Тютюкин С. В. Революционная ситуация начала XX в. в России // Вопросы истории. — 1980. — № 10.
Тютюкин С. В., Кирьянов Ю. И. Создание боевого авангарда российского пролетариата // История СССР. — 1983. — № 4. — С. 31‒50.