Симон Вирсаладзе родился в Тифлисе (Российская империя), образование получил в Тбилисской академии художеств у И. А. Шарлеманя, во ВХУТЕИНе у И. М. Рабиновича и Н. А. Шифрина, в Ленинградской академии художеств у М. П. Бобышова.
С 1927 года работал в Тбилисском рабочем театре, затем в театре оперы и балета им. Палиашвили, где в 1932—1936 годах был главным художником.
С 1937 года Вирсаладзе работал в Ленинградском театре оперы и балета им. С. М. Кирова (в 1940—1941 и 1945—1962 годах — главный художник).Вирсаладзе оформлял также спектакли в Театре имени Ш. Руставели в Тбилиси и др.
В Большом театре Вирсаладзе активно сотрудничал с Юрием Григоровичем, оформив все его балеты.
В живописных, богатых и разнообразных по колориту, тонкой цветовой гамме декорациях Вирсаладзе героическая монументальность, романтическая приподнятость и праздничность сочетаются с простотой и лаконичностью, тонким чувством стиля.
В своих декорациях он достигает высокой эмоциональной выразительности, мастерски использует цвет и свет.Автор костюмов для ряда программ АНТ Грузинской ССР. Действительный член АХ СССР (1975), член-корреспондент АХ СССР (1958).С. Б. Вирсаладзе скончался 7 февраля 1989 года в Тбилиси.