Сергей Петялин родился 4 октября 1925 года в селе Чигарева (ныне — Аромашевский районТюменской области). После окончания семи классов школы работал в колхозе. В 1943 году Петялин был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную армию. С декабря того же года — на фронтах Великой Отечественной войны.
К июню 1944 года ефрейтор Сергей Петялин был разведчиком 210-го стрелкового полка 82-й стрелковой дивизии 3-й армии1-го Белорусского фронта. Отличился во время освобождения Могилёвской областиБелорусской ССР. 30 июня 1944 года в бою в районе деревни ОктябрьОсиповичского района Петялин лично уничтожил 22 вражеских солдата и офицеров. Оказавшись в окружении и оставшись без боеприпасов, Петялин подорвал себя гранатой вместе с группой вражеских солдат.
Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1988. — Т. 2 /Любов — Ящук/. — 863 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-203-00536-2.