В 1615-1616 годах находился на воеводстве в Алексине. В 1620 году Сергей Стрешнев составлял платежную книгу поместных и вотчинных земель в восьми станах в Туле.
В 1626—1627 годах Сергей Степанович Стрешнев служил воеводой в Воронеже, где скончался. Новым воронежским воеводой был назначен его племянник Степан Фёдорович Стрешнев.