Профессиональный военный летчик и летчик-испытатель. Окончил Качинскую военную школу пилотов в 1941 году. В Великой Отечественной войне воевал летчиком-истребителем. После войны окончил Военно-Воздушную Инженерною Академию им. Жуковского. С 1951 года служил летчиком-испытателем в Научно-испытательном Институте Военно-Воздушных Сил. С 1959 года - начальник испытательного Управления этого Института, а с 1965 года - первый заместитель начальника Института.

Общий налет около 3500 часов, летал на 102 типах летательных аппаратов, в основном на истребителях, а также на бомбардировщиках, транспортных самолетах и вертолетах.

Генерал-лейтенант авиации, Заслуженный летчик-испытатель СССР (1964). В 1975 году удостоен звания Героя Советского Союза за мужество и героизм, проявленные при испытаниях самолетов.

Кандидат технических наук (1979). С 1978 года работает в ОАО НПО "Молния", разработавшем орбитальный корабль "Буран" в качестве заместителя Генерального директора по летным испытаниям. Руководил летными испытаниями атмосферного аналога корабля "Буран", технической и стендовой подготовкой летчиков-испытателей, а также участвовал в проектных работах по вопросам деятельности экипажа. Руководил работами по орбитальной летающей модели "Бор-4". При первом орбитальном полете беспилотного корабля "Буран" С.А.Микоян был ответственным за управление кораблем на участке снижения и посадки.

После смерти В.М.Мясищева в 1978 г. несколько месяцев возглавлял ОКБ его имени. В 1987 году С.А.Микоян был избран Почетным членом Общества летчиков-испытателей-экспериментаторов (Калифорния, США).