Родился в 1879 г. в старинной дворянской семье. В 1904 г. окончил университет, где специализировался по росссийской истории. Одновременно работал в периодическом издании “Русские ведомости”. В 1913 г. вместе с историком русского крестьянства В.И. Семевским основал журнал “Голос минувшего”. В религиозной области С.П. Мельгунова интересовала история русских религиозно-общественных движений: старообрядчества, сектантства, протестантизма, униатства и др. Значительный интерес представляет, в частности, его очерк “Из истории воссоединения униатов в России (К десятилетию акта 17 октября 1905 г.)”, опубликованный в 1915 г. в журнале “Голос минувшего” (№ 10) и переизданный в 1995 г. в специальном приложении “Религиозное положение в России конца XIX – начала XX вв.” к газете “Руссская мысль” (№ 4077-4078). После революции неоднократно поддвергался арестам (в том числе в 1920 г. по делу так называемого “Тактического центра”). Приговорен к смертной казни, замененной впоследствии десятью годами тюремного заключения. В 1922 г. по ходатайству Академии наук С.П. Мельгунов был освобожден, и ему было разрешено выехать в эмиграцию без права возвращения. Проживал во Франции. Скончался в 1956 г.