Археолог, исследователь истории первобытного общества эпохи палеолита, коллекционер Сергей Николаевич Замятнин родился 9 апреля 1899 года в г. Павловске Воронежской губернии (ныне области) в дворянской семье. Окончил Первую мужскую гимназию в г. Воронеже (1915), работал практикантом, затем научным сотрудником Воронежского губернского музея.

После окончания Воронежского отделения Московского археологического института (1922) и естественного отделения физико-математического факультета Воронежского государственного университета (1924) Сергей Николаевич работал в Воронеже инструктором по делам музеев и охраны памятников искусства и старины губернского отдела народного образования (Губоно) (1918-1925), научным сотрудником Государственной академии истории материальной культуры в г. Ленинграде (1925-1946).

В Воронежской области проводил археологические исследования палеолитических стоянок в с. Костенки, Боршево, неолитической – у с. Отрожки (1915-1922). Исследовал стоянку позднего палеолита у с. Гагарино на территории нынешней Липецкой области (1925-1929). Стоянка, возраст которой насчитывает 22 тыс. лет, располагается в Задонском районе Липецкой области на левом берегу реки Дон на северной окраине с. Гагарино. Гагаринская стоянка – единственный палеолитический памятник на территории Липецкой области, занимает одно из ведущих мест в освещении хозяйственной и духовной жизни общества в рамках костёнковско-виллендорфской позднепалеолитической культуры. Впервые в России на стоянке открытого типа были найдены остатки долговременного палеолитического жилища. В 1929 году С. Н. Замятнин проводил раскопки курганов у сел Засосенка, Донское, Патриаршее.

Кандидат исторических наук, член Международного антропологического института в Париже (1927), почётный член Королевского антропологического института Великобритании и Ирландии (1943).

Умер 5 ноября 1958 года в Ленинграде.