Сергей Михайлович Слонимский родился 12 августа 1932 года в Ленинграде. Сын писателя Михаила Леонидовича Слонимского.В 11 лет начал заниматься композицией с Виссарионом Шебалиным.
В 1945—1950 годах учился игре на фортепиано у Самария Савшинского и композиции у Бориса Арапова и Сергея Вольфензона.
В 1955 году закончил Ленинградской консерватории у Ореста Евлахова (композиция) и Владимира Нильсена (фортепиано), а в 1958 году - аспирантуру под руководством Тиграна Тер-Мартиросяна.
С 1959 года и до настоящего времени преподаёт в Ленинградской консерватории (с 1976 - профессор) музыкально-теоретические дисциплины, с 1967 — композицию.
Принимал участие в фольклорных экспедициях, собирал русские народные песни.
Сергей Слонимский - Член Союза композиторов. Автор опер, балетов, симфоний, кантат, концертов для различных инструментов, романсов и песен на стихи Ахматовой, Мандельштама, Цветаевой, Кушнера, Рейна, Бродского, Ахмадулиной, Соловьева и других поэтов; музыки к фильмам («Республика Шкид», «Интервенция», «Перед судом истории», «Моя жизнь» и др.).
Сергей Михайлович — Народный артист РСФСР (1987), Лауреат Государственных премий (1983, 2002), премии Правительства Санкт-Петербурга (1996), Международной премии «Балтийская звезда» (2009), кавалер ордена «За заслуги перед Отечеством» и Командорского креста «За заслуги» Республики Польша.
Умер 9 февраля 2020 года.