Ծնվել է 1923թ. փետրվարի 14 – ին Մոսկվայում: 1940թ. ավարտել է Մոսկվայի թիվ 172 դպրոցը: 1941թ. նրանց ընտանիքը տեղափոխվել է Երևան: 1942-1943թթ. ծառայել է բանակում, մասնակցել Մեծ հայրենականին: 1944թ. ընդունվել է ԵՊՀ մեխանիկամաթեմատիկական ֆակուլտետ, որն ավարտել է 1949թ.: Նույն տարում ընդունվել է ՀԽՍՀ ԳԱ ասպիրանտուրա, գործուղվել Մոսկվայի Վ. Ստեկլովի անվան մաթեմատիկական ինստիտուտ: 1953թ. պաշտպանել է թեկնածուական ատենախոսություն: 1956թ. նրան շնորհվել է դոցենտի կոչում:

1952 թ.– ից Ս. Թումանյանն աշխատել է ԵՊՀ – ում որպես ավագ դասախոս, դոցենտ, 1956-1957թթ.` ֆիզիկամաթեմատիկական ֆակուլտետի դեկան, 1961-1965թթ.` ուսումնական աշխատանքների գծով պրոռեկտոր: 1966-1987թթ. եղել է ՀԽՍՀ բարձրագույն և միջնակարգ մասնագիտական կրթության փոխնախարար:

Նրա գործուն մասնակցությամբ համալսարանում ստեղծվել է հավանականությունների տեսություն և մաթեմատիկական վիճակագրություն` հանրապետությունում միակ ամբիոնը: Վարել է հավանականությունների տեսության և մաթեմատիկական վիճակագրության ընդհանուր և մասնագիտական, բարձրագույն հանրահաշվի և բարձրագույն մաթեմատիկայի դասընթացներ:

Ս. Թումանյանի հետազոտությունները վերաբերում են վիճակագրական X2 հայտանիշի բաշխման ու հզորության հարցերին: Նա ստացել է մի շարք կարևոր արդյունքներ փորձառական խտության առավելագույն շեղման վերաբերյալ, սահմանային թեորեմներ Պուասոնի օրենքի մասին: Նրա առաջին աշխատանքը X2 հայտանիշի վերաբերյալ ստացել է միջազգային ճանաչում:

Վախճանվել է 1987թ. ապրիլի 23-ին Երևանում: