Сергей Преминин родился 18 октября 1965 года в деревне Скорняково, Вологодская область. Учился в школе города Красавино, а по окончании восьми классов, продолжил обучение в СПТУ № 4 Речного Флота, расположенного в городе Великий Устюг.
Затем, 24 октября 1984 года, молодого человека призвали в ряды Вооруженных Сил Советского Союза. Службу, Сергей проходил в ВМФ СССР.
Позже, 4 сентября 1986 года, в составе экипажа Ракетного Подводного Крейсера Стратегического Назначения К-219 под командованием капитана 2-го ранга Игоря Анатольевича Британова, матрос Преминин вышел из Баренцева моря в Атлантический океан в очередное «автономное» плавание.
В процессе плавания, 3 октября 1986 года, находясь в Саргассовом море, в 1 000 километрах северо - восточнее Бермудских островов, в четвертом ракетном отсеке подводной лодки К-219 вспыхнул пожар. Как следует из официальной информации того времени: «В целях обеспечения ядерной безопасности реактора, для ручного опускания компенсирующих решеток в седьмой отсек трижды вводились специалисты электромеханической боевой части».
Одним из этих специалистов являлся командир трюмной группы дивизиона движения старший лейтенант Николай Беликов, другим - матрос Сергей Преминин. Беликов с Премининым работали по очереди. Они опустили три решетки из четырех. Из - за высокой температуры, которая составляла более 70 °C, Беликов потерял сознание. Оставшись в реакторном отсеке один, Сергей Преминин заглушил реактор, но выйти из отсека ему не удалось, так как возросшим давлением поджало переборку. Заклиненную дверь пытались открыть снаружи, но безрезультатно.
Утром 6 октября, было принято решение эвакуировать личный состав на подошедшие советские суда. В 11:03 субмарина затонула при буксировке на базу и опустилась на глубину 5 500 метров, унеся в своем корпусе тело Сергея Преминина, навечно оставшегося на боевом посту в реакторном отсеке.
Впоследствии, Указом Президента Российской Федерации от 7 августа 1997 года, за мужество и героизм, проявленные при выполнении воинского долга, Преминину Сергею Анатольевичу присвоено звание Героя России (посмертно).