Физик, специалист в области физики космических лучей. Академик АН СССР (1968). Герой Социалистического Труда.
С 1936 г. работал в Физическом институте АН СССР, с 1944 г. - одновременно в МГУ на физическом факультете, с 1946 г. работал также в Институте ядерной физики университета, с 1960 г. - директор данного института. За открытие и исследования широтного эффекта космических лучей в стратосфере был в 1949 г.
удостоен Сталинской премии. Позже (с запуском первых искусственных спутниках Земли) проводил измерения интенсивности космического излучения за пределами атмосферы. Совместно с другими учеными открыл и исследовал внешнюю зону радиационного пояса Земли. За эту работу учёный в 1960 г. был удостоен Ленинской премии.
Скончался С.Н. Вернов 26 сентября 1982 года, похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (10 уч. 1 ряд).