В 1933г. окончил школу-семилетку.

В 1934г. окончил школу фабрично-заводского ученичества.

Работал токарем, инструктором токарного дела.

В 1938г. получил среднее образование, окончив вечернюю школу.

С 10 ноября 1938г. курсант 15 военной школы летчиков-наблюдателей.

23 февраля 1939г. принял военную присягу.

В сентябре 1939г. школа была преобразована в Челябинское военное авиационное училище летчиков-наблюдателей. 

08 августа 1940г. Сергею Ефремовичу было присвоено звание лейтенант. Назначен младшим летнабом в 169 резервный авиаполк Орловского военного округа. В октябре 1940г. в составе 203 дальнего бомбардировочного авиаполка.

В 1940г. принят в ряды ВКП(б), партбилет №3443863.

В 1942г. лейтенант Пегасов стрелок-бомбардир звена 745 бомбардировочного авиаполка.

03 февраля 1942г. полк в составе 10 самолетов Пе-2 прибыл на полевой аэродром Будово (Торжокский р-н), вошел в состав 31 смешанной авиадивизии Калининского фронта.

04 февраля прибыли еще 5 самолетов Пе-2.

К 06 февраля прибыл техсостав и стрелки-радисты.

06 февраля экипажи полка бомбардировали артиллерию противника в Митьково и Спас-Митьково (Ржевский район).

10 февраля пара Пе-2 (ведущий- Камынин) вылетела на бомбардировку войск противника в районе Лаптево. В районе Четодино пару атаковали два истребителя Ме-109 (Мессершмитт). Атака была отбита. Истребители ушли. Следом были атакованы пятеркой Ме-110. Камынин ушел вправо. Один «мессер» задымил и пошел к земле. Остальые четыре атаковали ведомого- Мезинова. Его самолет был подожжен. Летчик посадил горящий самолет в 1,5км. южнее Кресты. Экипаж: заместитель командира эскадрильи старший лейтенант Камынин Петр Степанович, стрелок-бомбардир звена лейтенант Пегасов Сергей Ефремович, фамилию стрелка-радиста установить не удалось. 

Летчик и стрелок бомбардир (в списке потерь- Пегасов Сергей Ефимович) были похоронены в д.Костино (по другим данным в Кобылино) Зубцовского р-на. Летчик был перезахоронен в братской могиле в д.Кошелево Зубцовского р-на Тверской обл. Данных о перезахоронении останков Сергея Ефремовича не обнаружено. 

Приказом от 22 февраля 1942г. Сергею Ефремовичу было присвоено звание старший лейтенант.