Сергей Залетин родился 21 апреля 1962 года в городе Щёкино, Тульская область. В 1979 году окончил среднюю школу №13 города Щёкино.

     В 1983 году окончил Борисоглебское ВВАУЛ имени Чкалова. С декабря 1983 года служил летчиком, старшим летчиком в составе 32­-го гвардейского истребительного авиационного полка 9­й истребительной авиационной дивизии ВВС Московского военного округа. С апреля служил командиром авиационного звена в том же полку. В 1989 году пытался поступить в Военно­-воздушную академию имени Гагарина. С декабря 1989 года служил в должности командира авиационного звена 274-­го авиационного полка истребителей-­бомбардировщиков 9-­й истребительной авиационной дивизии ВВС Московского военного округа.

     В августе 1990 года приказом МО СССР № 1142 назначен на должность кандидата в космонавты­-испытатели 4­-й группы отряда космонавтов ЦПК ВВС. С октября 1990 по март 1992 года проходил общекосмическую подготовку. В марте 1992 года сдал последний выпускной экзамен. В апреле 1992 был назначен космонавтом-­испытателем 2­-й группы. С апреля 1992 года проходил подготовку в группе космонавтов «Д­8­2» по программе полетов на орбитальный комплекс «Мир».

     В 1994 году окончил Государственную академию нефти и газа на факультете «Аэрокосмоэкология».

     В феврале 1996 года был назначен командиром дублирующего экипажа на ОК «Мир». К подготовке к полету приступил в сентябре 1997 года вместе с Александром Юрьевичем Калери. В феврале 1998 года был назначен командиром основного экипажа 28-­й экспедиции на орбитальный комплекс «Мир», старт которой был намечен на август 1999 года. Однако из­-за отсутствия финансирования экспедиция была отменена. К подготовке в составе экипажа приступил только в июне 1999 года, после принятия решения о проведении экспедиции в 2000 году.

     В период с 4 апреля по 16 июня 2000 года совершил свой первый космический полет в качестве командира ТК «Союз ТМ-­30» и ОК «Мир». Во время полета совершил один выход в открытый космос. Продолжительность полета составила 72 суток 19 часов 42 минуты 16 секунд.

     Указом Президента Российской Федерации №1858 от 9 ноября 2000 года за мужество и героизм, проявленные во время космического полета на орбитальном научно-исследовательском комплексе «Мир» подполковнику Сергею Викторовичу Залётину присвоено звание Героя Российской Федерации.

     С 30 октября по 10 ноября 2002 года совершил свой второй космический полет в качестве командира ТК «Союз ТМА­-1» и четвертой российской экспедиции посещения МКС. Основная задача ­ замена на МКС корабля ­ спасателя «Союз ТМ-­34» на «Союз ТМА­1». Продолжительность полета составила 10 суток 20 часов 53 минуты 9 секунд.

     В октябре 2004 года избран депутатом Тульской областной думы по 12­-му одномандатному избирательному округу от партии "Справедливая Россия". Ушел из отряда космонавтов в октябре 2004 в связи с избранием его депутатом Тульской областной думы. В октябре 2009 года повторно избран депутатом Тульской областной думы, на этот раз от партии "Единая Россия", по 2011 год работал заместителем председателя одного из комитетов в думе. Живет в городе­-герое Тула.

     В январе 2011 года зачислен на должность инструктора­-космонавта­ испытателя ФГБУ "Центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина" и приступил к подготовке к космическому полёту.

     Награждён орденом «За заслуги перед Отечеством» 4-­й степени, медалями, в том числе «За заслуги в освоении космоса», иностранной наградой ­ орденом Короны степени Командора.