Сергей Катырин родился 2 октября 1954 года в городе Москва. После окончания восьми классов школы поступил в автодорожный техникум, а позднее продолжил обучение в Московском автомобильно-дорожном институте, но по специальности не работал. Так же, изучать экономику начал в Школе международного бизнеса Московского Государственного Института Международных Отношений. С 1979 занимал общественные должности в ВЛКСМ.
В 1991 году, Катырин начал работать в созданной в том же году Торгово-промышленной палате Российской Федерации. Занимал должность начальника Главного управления по координации Торгово-промышленной палаты РФ. Принимал активное участие в создании и становлении и считается одним из создателей вышеуказанной организации.
С 1992 года являлся вице-президентом торгово-промышленной палаты. Курировал вопросы, связанные с координацией с отечественными и зарубежными бизнес-объединениями. Входил в первый, второй и третий состав Общественной палаты Российской Федерации, и состав правительственного совета по нанотехнологиям.
На VI съезде ТППП 4 марта 2011 года подавляющим большинством голосов Катырин Сергей Николаевич избран президентом Торгово-Промышленной Палаты Российской Федерации, сменив ушедшего в феврале того же года в отставку Евгения Примакова.
В 2014 году избран председателем правления Делового совета ШОС. Так же, является главой российской части Делового совета БРИКС. Входит в наблюдательный совет Агентства Стратегических Инициатив.
Женат. Имеет двоих детей.