Степан Сергеевич Вострецов родился 17 декабря 1883 года в селе Казанцево (теперь Вострецово) в Уфимской губернии в семье крестьянина.

Два года учился в церковно-приходской школе. Работал кузнецом. В 1894 году ушёл из родного села и пешком добрался до Уфы. Работавший там в железнодорожных мастерских старший брат устроил его подручным кузнеца. Вскоре братья переехали в Челябинск, а оттуда Степан уехал в Омск. В 1905 году вступил в РСДРП, меньшевик (в 1918 порвал с меньшевиками), член ВКП(б) с 1 января 1920 года.
В 1906 году призван и до 1909 года служил в армии рядовым, в 1909 году осуждён военно-полевым судом в Новониколаевске за революционную агитацию на 3 года тюрьмы. Отбывал наказание в Бийске.
Участвовал в Первой мировой войне, за храбрость был награждён тремя Георгиевскими крестами. В 1916 году — ефрейтор 54 Сибирского стрелкового полка. Последний чин в РИА — прапорщик. За период войны трижды ранен, однажды контужен. Член солдатского комитета в 54-м полку 14-й Сибирской дивизии.
В марте 1918 года после демобилизации вернулся в родное село Казанцево, где организовал коммуну и был избран в сельсовет. Летом 1918 года по доносу с обвинением в большевизме арестован. Как члену сельского совета ему грозил расстрел (спасла случайная встреча со знакомым по германскому фронту прапорщиком-меньшевиком, оказавшимся на службе у белых в тюремной администрации). Осенью 1918 года ему было предложено организовать штаб по вербовке комсостава для белой армии, чем он воспользовался и в октябре бежал к красным.
Был арестован разведчиками 2-го Петроградского полка 27 дивизии. В начале его как комучевского лазутчика хотели расстрелять, но ему поверили, и он был назначен помощником командира роты 1-го батальоне 2-го Петроградского полка 27 стрелковой дивизии 5 армии.
С 3 июня 1919 года — командир 243-го Петроградского, затем 242-го Волжского полков этой дивизии. Под его командованием полк первым вошёл в Челябинск. Отличился при занятии Омска, а после переброски дивизии на Западный фронт — Минска. С октября 1920 года командир бригады. В июле 1921 года назначен начальником Управления войск ВЧК по охране границ Сибири. С октября снова командир бригады.
С сентября 1922 помощник командира 2-й Приамурской стрелковой дивизии.
Осенью 1922 года возглавлял группу войск в составе 5-го Амурского стрелкового и Троицкосавского кавалерийского полков Народно-революционной армии Дальневосточной республики при штурме Спасска и изгнании белогвардейцев из Приморья. После окончания боев был переведён в штаб на должность исполняющего особые поручения главкома НРА.
С апреля 1923 временно исполнял обязанности помощника командира 36-й Забайкальской стрелковой дивизии.
С апреля по июнь 1923 года — командир специального экспедиционного отряда сформированного для ликвидации отряда генерала Анатолия Николаевича Пепеляева в Охотско-Аянском районе Якутии (Охотско-Аянская операция).
За период Гражданской войны был дважды ранен. Являлся одним из четырёх кавалеров 4-х орденов Красного Знамени за участие в Гражданской войне:
- за участие во взятии Челябинска (Приказ РВСР № 212 от 30 апреля 1920 года);
- за личный героизм, проявленный 19 июля (Приказ РВСР № 585 от 12 декабря 1920 года);
- за штурм Спасска (Приказ РВСР № 115 от 9 августа 1923 года);
- за ликвидацию отряда Анатолия Николаевича Пепеляева (Приказ РВС СССР № 158 от 18 октября 1923 года);
- Почётным революционным оружием (23.4.1930, за отличие при ликвидации конфликта на Китайско-Восточной железной дороге в 1929 году).
С 8 октября 1923 года назначен помощником командира 36-й Забайкальской стрелковой дивизии. С октября по ноябрь 1923 года исполнял обязанности командира 84-й Тульской стрелковой дивизии, после чего по личной просьбе направлен на Военно-академические курсы, которые успешно закончил 27 июля 1924 года.
С 11 июля 1924 года по 1 мая 1928 года — командир 27-й Омской Краснознамённой стрелковой дивизии. С 15 марта 1927 года также и комиссар этой дивизии. С 1 мая 1928 года по 1 октября 1929 года — командир и комиссар 51-й Краснознамённой Перекопской дивизии.
С 1 октября 1929 года по ноябрь 1930 года — командир и комиссар 18-го стрелкового корпуса.
В период подготовки к военным операциям на Китайско-Восточной железной дороге (КВЖД) в составе Особой Дальневосточной армии (ОДВА) создана Забайкальская группа войск, в состав которой вошло управление 18-го стрелкового корпуса. Войсками Забайкальской группы войск, оставаясь одновременно командиром 18-го ск, командовал Степан Сергеевич. Командовал он и Маньчжуро-Чжалайнорской операцией по разгрому китайских войск.
С августа по ноябрь 1930 года прошёл курсы при Военно-политической академии. С мая 1931 года по 2 мая 1932 года — командир 9-го стрелкового корпуса в Новочеркасске.
После парада 1 мая 1932 года на машине в Ростове сбил женщину. Застрелился в Новочеркасске между 4 и 5 часами утра 2 мая 1932 года у порога своего дома. Похоронен на Братском кладбище Ростова-на-Дону.