Проходил срочную службу в кавалерийских частях РККА с 1929г.

Был уволен в запас.

13.08.1941г. направлен Орехово-Зуевским райвоенкоматом на склад 240 (г.Москва).

С сентября 1941г. в составе 100 кавалерийского полка 25 кавалерийской дивизии. Назначен командиром взвода 1 эскадрона полка. Командир полка- майор Лавров Павел Петрович, командир 1 эскадрона- лейтенант Растокин Василий Иванович.

Со второй половины сентября 1941г. полк в составе дивизии действовал в районе урочища Остров Саватес (в 30км. юго-западнее д.Крестцы). Были разгромлены опорные пункты противника Преслянка (03 октября) и Пустынька (04 октября), прикрывавшие коммуникации на Демянском направлении.

В ноябре-декабре дивизия действовала истребительными отрядами в районах Красная Вишерка, Папоротно (25 ноября), Александровское, на коммуникациях Малая Вишера, Селищенский Поселок, обескровив части 126 немецкой пехотной дивизии, прикрывавшей правый фланг Тихвинской группировки. В течение декабря велись бои за деревни Оттенское (04 декабря), Посад (06-07 декабря), Шевелево (10 декабря), Александровская Колния (17-18 декабря). Была полностью разгромлена 250 испанская «Голубая дивизия», ее остатки были отброшены за р.Волхов. 

В проведенных боях младший лейтенант Атаманов первым шел в атаку, увлекая за собой бойцов взвода и всего эскадрона. Разил врага метким огнем.

К февралю 1942г. Сергей Петрович исполнял должность командира 1 эскадрона. Приказом от 04 марта 1942г. награжден медалью «За боевее заслуги».

В ночь на 25 января 1942г. полк в составе дивизии форсировал р.Волхов и углубился в тыл противника. Противник выбросил навстречу кавалеристам большую группу автоматчиков. 1 эскадрон полка умелыми действиями рассеял и уничтожил противника. Утром 26 января был разгромлен гарнизон Новой Крепости. К исходу дня кавалеристы наступали на Глухую Крепость. После 14-часового боя Глухая Крепость и д.Чауни (Новгородский р-н) были взяты, была перерезана железная дорога Ленинград- Новгород.

С 29 января началось наступление на Восход и Роговку, которые были освобождены от гитлеровцев. 01 февраля кавалеристы вышли в район Червино, где вели бой в течение двух суток.

Далее полк действовал в направлении Язвинка, Поддубье, Горки, Дубовик, Большое и Малое Елгино. В каждом из этих населенных пунктов уничтожался немецкий гарнизон.

До мая  1942г. полк занимал оборону в районе станции Елгино (Тосненский р-н, Ленинградская обл.), прикрывая левый фланг 2 Ударной армии. 

В мае части дивизии были выведены за р.Волхов для пополнения.

К 28 мая противник, подтянув резервы, окружил части 2 Ударной армии. Кавалеристы получили приказ- образовать проход в районе р.Полисть, обеспечив выход частей 2 Ударной армии из окружения.

12 июня 1942г. в 12-30 100 и 98 кавалерийские полки вступил в бой в 2км. западнее д.Мясной Бор. Неся серьезные потери, кавалеристы в первый день сумели продвинутся на несколько сотен метров к р.Полисть. Полки вели кровопролитные бои, продвигаясь в день на 100-200 метров. Выйти к реке и соединиться с окруженными частями кавалеристам удалось 24 июня. 

Потери полка убитыми и ранеными: 12 июня- 26 человек, 13 июня- 32 человека, 14 июня- 355 человек. 

14 июня 1942г. командир взвода младший лейтенант Атаманов был ранен и эвакуирован в госпиталь. 

К декабрю 1942г. лейтенант Атаманов в составе 56 гвардейского стрелкового полка 19 гвардейской стрелковой дивизии.

В декабре 1942г. полк совершил марш от станции Селижарово (где находился на доформировании) в район  г.Великие Луки. Полк получил задачу- не допустить прорыва частей противника, шедших на соединение с окруженной великолукской группировкой. В районе города полк вел бои до конца апреля 1943г.

Гвардии лейтенант Атаманов выбыл из полка 07 апреля 1943г. (причина не указана).

Возможно, был направлен на курсы усовершенствования командного состава (КУКС), т.к. после был назначен на более высокую должность.

В 1944г. помощник начальника штаба по разведке 523 отдельного пулеметно-артиллерийского батальона (ОПАБ) 118 укрепленного района.

04 марта 1944г. батальон сменил 638 стрелковый полк на участке Боровичи- Петровский- Шаурино (юго-восточнее г.Новоржев). 

С 07 марта части 118 укрепрайона перешли в наступление. 08 марта овладели Горка и Суслово. Заняли оборону на достигнутых рубежах.

К 01 апреля 1944г. 523 ОПАБ занимал рубеж обороны Никулина- Корнилково- Крушенки.

Согласно разведывательной сводке штаба артиллерии 118 укрепрайона ночью со 02 на 03 апреля легкий бомбардировщик противника несколько раз бомбил боевые порядки батальонов. Бомбардировке подверглись населенные пункты Клонино, Шонин Двор, Селин Двор.

Гвардии старший лейтенант Атаманов погиб 03 апреля 1944г. вместе с командиром пулеметного взвода гвардии лейтенантом Дубровиным Петром Федоровичем в районе села Селин Двор. Похоронены в д.Бараново, Новоржевский р-н, Калининская обл.

Останки Сергея Петровича были перенесены на воинское кладбище в г.Новоржев (Псковская обл).