После окончания Борисоглебской военной авиационной школы лётчиков получил направление в Орёл, в 45-й скоростной бомбардировочный полк, где освоил бомбардировщик СБ. Боевое крещение получил во время войны СССР с Финляндией.

В краткий межвоенный период прошёл программу переучивания на новую технику – дальний бомбардировщик ДБ-3 (Ил-4) в Ивановской военной школе штурманов. На фронтах Великой Отечественной войны – с марта 1942-го.

Захаров воевал в Авиации дальнего действия (АДД). Его экипаж наносил бомбовые удары по военно-промышленным объектам Кёнигсберга, Берлина, Данцига, Штеттина, Варшавы, Будапешта... Полёты проходили иногда на большой высоте и продолжались по 8-12 часов. И это при том, что кабина Ил-4 не отапливалась и не была герметичной, то есть весь полёт проходил с кислородной маской на лице. Впрочем, так воевала вся АДД.

За войну гвардии капитан Захаров совершил 251 боевой вылет. Последний удар по врагу он нанес 5 апреля 1944 года. От лётной работы его оторвала тяжелая болезнь. С июня 1946-го Сергей Иванович – в запасе.

Он вернулся в Коломну, окончил станкостроительный техникум, затем – Московский институт механизации и электрификации сельского хозяйства. Более 30 лет работал начальником конструкторского бюро Коломенского завода тяжёлого станкостроения, вёл активную общественную работу, избирался депутатом Коломенского горсовета, часто навещал родной Коломенский аэроклуб имени Водопьянова, где ему установили мемориальную доску. В апреле 2000 года, в канун 55-летия Победы, Сергей Иванович совершил свой последний полёт с инструктором.

В центральном микрорайоне Коломны – Колычево – есть улица, названная его именем.