Родился 24.09.1905 г. в г. Верхний Луганской обл. в семье рабочего Донецкого содового завода. Трудовую деятельность начал сразу по окончании начальной школы — в 1919 г. рабочим завода «Донсода», в 1926-27 гг. – освобожденным секретарем комсомольской организации этого завода. После окончания в 1931 г. Московского химико-технологического института им. Менделеева был оставлен для научной работы на кафедре пирогенных процессов и назначен зам. декана ф-та органической технологии. С 1934г.работал научным сотрудником и избирался секретарем парткома в Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Карпова. Одновременно заведовал кафедрой общей химии в Высшей коммунистической сельскохозяйственной школе. В 1937 г. С.В. Кафтанов был выдвинут на ответственную работу в аппарат ЦК ВКП (б), а затем назначен членом Совнаркома СССР и председателем Всесоюзного комитета по делам высшей школы при Совнаркоме СССР.
В годы Великой Отечественной войны С.В. Кафтанов был одновременно уполномоченным ГКО по науке, возглавлял Совет по координации научных исследований, имеющих первостепенное значение для усиления оборонного потенциала страны.
В 1946-51 гг. С.В. Кафтанов — министр высшего образования СССР и одновременно зав. кафедрой в институте химического машиностроения. В дальнейшем работал директором физико-химического института им. Карпова (с 1951г.), первым заместителем министра культуры СССР (с 1953 г.), председателем Государственного комитета по радиовещанию и телевидению при Совете Министров СССР (с 1960 г.). Длительное время являлся председателем Высшей аттестационной комиссии. В период деятельности Сергея Васильевича на посту руководителя высшей школы он внес большой вклад в развитие советской системы высшего образования. Работал ректором Московского химико-технологического института с 1962 г., а затем — профессором этого вуза. Автор большого числа научных трудов и изобретений.
Принимал активное участие в общественно-политической жизни страны: неоднократно избирался членом райкомов КПСС, кандидатом в члены ЦК ВКП(б), депутатом Верховного Совета СССР и РСФСР, членом ЦК Союзов работников высшей школы и работников культуры, являлся членом правления и председателем правления Общества дружбы и культурных связей со странами арабского Востока. За многочисленные публицистические статьи был принят в члены Союза журналистов и избран в правление Союза. Награжден двумя Орденами Ленина, Орденом Октябрьской революции, тремя Орденами Красного Знамени и медалями.
Сергей Васильевич Кафтанов проживал с 1938 г. в квартире № 233 дома с женой Галиной Сергеевной Марковой, сыном Виталием и дочерью Аллой.