Родился 17 декабря (ст.ст.) 1883 в селе Казанцево (теперь Вострецово) в Уфимской губернии в семье крестьянина, работал кузнецом.
В 1905 вступил в РСДРП, меньшевик (в 1918 порвал с меньшевиками).
С 1906 по 1909 год служил в армии рядовым, за революционную агитацию среди солдат в 1909 году был осуждён на 3 года тюрьмы: группа солдат читала запрещенную политическую книжку. Неожиданно вошел офицер.
Он потребовал показать, что читают, и на отказ ударил Вострецова по лицу. Вострецов выхватил из пирамиды штык и бросился на офицера. Тот успел выскочить на улицу. За вооруженное нападение на офицера Степану Вострецову угрожала смертная казнь, но во время следствия он разыграл роль невменяемого. Участвовал в Первой мировой войне, за храбрость был произведён в подпрапорщики, награждён тремя Георгиевскими крестами.
В марте 1918 года после демобилизации вернулся в родное село Казанцево, где организовал коммуну. Летом 1918 года по обвинению в большевизме арестован. Осенью 1918 года Вострецову предложено организовать штаб по вербовке комсостава для белой армии, чем он воспользовался и бежал к красным. Был арестован разведчиками 2-го Петроградского полка 27 дивизии.
В начале Вострецова как комучевского лазутчика хотели расстрелять, но командир 2-го Петроградского полка Сокк Р. И. ему поверил и назначил помощником командира роты 1-го батальоне 2-го Петроградского полка 27 стрелковой дивизии 5 армии.
В 1919—1920 годах командовал 243 Петроградским полком,242-м Волжским полком 27-й стрелковой дивизии на Восточном и Западном фронтах, отличился при занятии Челябинска, Омска и Минска.
В 1921 стал начальником управления войск ВЧК по охране границ Сибири, в 1922 командовал группой войск Народно-революционной армии Дальневосточной республики при штурме Спасска и изгнании белогвардейцев из Приморья.
В 1923 возглавлял экспедиционный отряд при ликвидации отряда генерала Пепеляева в Охотско-Аянском районе (Охотско-Аянская операция).Вострецов окончил Военно-академические курсы в 1927 году, потом командовал 51-й стрелковой дивизией.14 октября 1929 года командующий войсками ОДВА В. К. Блюхер назначил С. С. Вострецова командиром 18-го стрелкового корпуса.Могила Вострецова на Братском кладбище Ростова-на-Дону.
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 ск. Войсками Забайкальской группы войск, оставаясь одновременно командиром 18-го ск, командовал С. С. Вострецов.Участвовал в Маньчжуро-Чжалайнорской операции в 1929.
Он награждён 4 орденами Красного Знамени (за участие при взятии Челябинска и Минска, при штурме Спасска и за ликвидацию отряда Пепеляева) и Почётным революционным оружием.Командир 27 Омской дивизии. Затем командовал 9-м стрелковым корпусом.3 мая 1932 на кладбище в Новочеркасске покончил жизнь самоубийством (застрелился)[источник не указан 2263 дня]. Похоронен в Ростове-на-Дону.