Родился в 1913 году в городе Горловке на Украине.
В 1932 году вступил добровольцем в Красную Армию.
Окончил Сумское артиллерийское училище и в 1941 году — Высшую Академию Красной Армии им. М. В. Фрунзе.
Принимал участие в боевых действиях с первого до последнего дня Великой Отечественной войны.
С 1945 года — начальник штаба артиллерии 6-й гвардейской армии Прибалтийского фронта.
В 1952 году окончил Академию Генерального штаба.
Был назначен начальником штаба корпуса первой армии ПВО особого назначения.
30 июля 1956 года С. Д. Дорохов был назначен первым начальником Балхашского полигона (в/часть 03080).
Генерал-лейтенант С. Д. Дорохов скончался 20 февраля 1966 года, похоронен на Новодевичьем кладбище.
В честь первого командира полигона — генерал-лейтенанта Дорохова Степана Дмитриевича названа школа в городе Приозерск.