Васильев Сергей Терентьевич родился в 1897 году на Украине в селе Павлыш Кременчугского района Полтавской области (сейчас Онуфриевский район Кировоградской области). Русский. 

В ряды Рабоче-Крестьянской Красной Армии вступил добровольно в 1919 году.

Участвовал в гражданской войне, после окончания которой демобилизован. 

Вновь призван в РККА 25 апреля 1932 года. 

Член ВКП(б)/КПСС. 

Участник Великой Отечественной войны. Во время ожесточённых боёв при освобождении Подолии находился на должности начальника тыла 38-й Армии 1-го Украинского фронта.

Погиб 24 апреля 1944 года в 100 км северо-западнее г. Каменец-Подольского, у посёлка Городенка Ивано-Франковской области при следующих обстоятельствах: Командующий 38-й Армией генерал-полковник К.Москаленко, как правило, подбирал для штаба Армии малоприметные поселения вдали от больших дорог. Но в те дни Проскуровско-Черновицкой наступательной операции, по непонятным причинам, местом дислокации штаба Армии стал н.п. Городенко. Противник быстро установил место штаба и в течение 20 минут подвергал это место мощному авиационному и шквальному артиллерийско-миномётному огню. 

В тот день, начиная с 7 вечера, 32 самолёта противника типа «Ю-37» и «Ю-88» бомбили район расположения штаба Армии в н.п. Городенка. В результате налёта погиб генерал-майор Васильев, а также убито офицеров — 3, сержантского состава – 3, рядовых — 7, вольнонаёмных — 1. Ранено офицеров — 1, сержантского состава — 2, рядовых — 6, вольнонаёмных — 3.

Начальник политотдела Армии генерал-майор Давид Ортенберг вспоминал: утром 26 апреля 1944 года мы хоронили в братской могиле своих боевых товарищей. В числе погибших был генерал С.Т.Васильев. В течение всей ночи мы вместе с его сыном-офицером штаба искали генерала. И только под утро, перекопав весь двор, нашли его труп. Оказалось, что рядом с траншеей, в которой он пережидал вражеский налёт, разорвалась авиабомба большой мощности, завалив траншею толстым слоем грунта. Командарм Москаленко сильно переживал эту утрату. 

Сергей Терентьевич похоронен в г. Каменец-Подольский по улице Шевченко 26, в сквере, который носит его имя, расположенный у здания бывшего горкома партии. Рядом с ним похоронены ещё 5 воинов интендантской службы, погибших вместе с ним во время налёта вражеской авиации.

В 1946 году на могиле установлены железобетонная скульптура воина высотой 2,05 м. и памятник высотой 1,25 м с надписью: "Генерал-майор интендантской службы ВАСИЛЬЕВ Сергей Терентьевич 1897-1944. Уроженец Кировоградской области с. Павлыш"и 4 памятника высотой по 1,45 м с надписями: "Старший лейтенант интендантской службы ГУРОВИЧ Израиль Матвеевич 1912-1944. Уроженец Полтавской области гор. Кременчуг", "Инженер-капитан ОЛЕЙНИК Дмитрий Иванович 1914-1944. Уроженец Винницкой обл. Томашпольского района с. Ярошовка", "капитан интендантской службы ПОВАДЫРЕВ Иван Андреевич 1912-1944. Уроженец Черниговской обл.", "Красноармеец Розиев Ачил 1922-1944. Уроженец Чарджоусской обл. Фарабского р-на, с. Кондак".

Кроме этого, на каждом из памятников нанесена надпись: "24 апреля 1944 г. погиб смертью храбрых в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками за честь и независимость нашей Родины".

22 июня 2001 года к данной могиле осуществлено перезахоронение праха воинов 2-го мотострелкового батальона 49-й механизированной бригады 6-го гвардейского механизированного корпуса 4-й Танковой Армии КРЫЛОВСКОГО Михаила Марковича, 1925 года рождения, уроженца Красноярского края и НОЖЕНКО Василия Ивановича, 1916 года рождения, уроженца Воронежской области, погибших 29 марта 1944 года при освобождении города Каменец-Подольского от немецко-фашистских захватчиков, ранее похороненных в братской могиле на территории Старой крепости.

В Каменец-Подольске именем генерала Васильева также названа улица в микрорайоне Октябрьский. Его имя присвоено улице в пос. Сокиряны Черновицкой области. 

Генерал-майор интендантской службы Васильев Сергей Терентьевич награждён орденами Красного Знамени (10.01.1944) и Отечественной войны I степени (23.09.1944).