Сергей Дмитриевич Митягин родился 7 октября 1946 года.

В 1970 году окончил градостроительный факультет Ленинградского инженерно-строительного института (ныне Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ)), по специальности «Архитектура». Работал до 1974 года в институте «Ленпроект», где занимался проектированием жилого комплекса на проспекте Ветеранов и кварталов 1 и 1-а Юго-Западного жилого района.

С 1974 года по 1987 год работал ассистентом, доцентом кафедры градостроительства Ленинградского инженерно-строительного института (ныне Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета).

В 1978 году защитил кандидатскую диссертацию на тему: «Закономерности пространственной организации жилой среды крупного города», в которой применил методические приемы пространственной организации жилого района на 60 тыс. жителей, разработанные в диссертации, а в 1981 году ему было присвоено учёное звание доцента. В этот же период руководил коллективами и разрабатывал ряд конкурсных и заказных проектов, среди которых – разработка центра левобережного района Ульяновска, центральной части г. Надыма (1-я премия Госгражданстроя СССР, 1980), проекта реконструкции центра Днепропетровска, жилого района в г. Минске (отмечен дипломами Союза архитекторов СССР, 1987 и 1988).

В 1987 году был переведен в Ленинградский научно-исследовательский и проектный институт по разработке генеральных планов и проектов застройки городов (НИИПградостроительства), где с 1987 по 2003 год руководил научно-исследовательской и проектной работой в НИИП градостроительства.
За период практической деятельности как руководителя, так и в составе авторских коллективов подготовлены более 300 градостроительных проектов. К наиболее значимым работам относятся:

• генеральные планы городов России: Салавата, Сургута, Нефтеюганска, Усть-Илимска, Череповца, Надыма,
• схемы территориального планирования Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономного округов, Республики Марий Эл, Алтайского края, Ярославской и Архангельской областей,
• концепции: градостроительного развития бассейна р. Волги, комплексного пространственного развития территории города Волоколамск, развития объектов дорожного сервиса Ленинградской области,
• научное исследование «Разработка рекомендаций по территориально-градостроительной политике развития Арктической зоны России и предложений по правовому регулированию» в рамках программы научно-исследовательских работ РААСН,
• доклад для Госсовета России «Оптимизация региональных систем расселения в российской Арктике»,
• градостроительные регламенты для застройки таких исторических городов как Владимир, Калуга и Санкт-Петербург (схема высотного регулирования застройки территорий города).

В 1995 году защитил докторскую диссертацию на тему «Общие закономерности и перспективы развития градостроительного проектирования на базе дистанционных методов территориальных исследований», раскрывшей возможности нового направления информационного обеспечения градостроительного проектирования в целях создания условий устойчивого социально-экономического и экологически безопасного развития административно-территориальных образований разного таксонометрического уровня на основе бассейнов стоков континента.

В 2003 году основал кафедру «Экономики градостроительства» в СПбГАСУ.
За период работы в ВУЗе подготовил более 300 дипломированных архитекторов-градостроителей, 200 инженеров городского кадастра, 80 экономистов-менеджеров, 20 кандидатов и магистров архитектуры (в т.ч. 10 иностранцев).

В 2004 году основал ГУ «Научно-исследовательский и проектный центр Генерального плана Санкт-Петербурга» и руководил организацией по 2010 год.
С 2010 по 2014 годы работал главным архитектором ОАО «Научно-исследовательский и проектный институт по разработке генеральных планов и проектов застройки городов».
В 2012 году Сергей Дмитриевич организовал кафедру строительства и планировки населённых пунктов в Санкт-Петербургском государственном лесотехническом университете, где в настоящее время преподает в качестве профессора
С 2014 по 2017 годы — главный архитектор Научно-проектного центра развития территорий и морского планирования ONHP в г. Санкт-Петербурге.
С 2017 года руководит Научно-Исследовательским Институтом Перспективного Градостроительства (НИИ ПГ).