Призван по мобилизации 08 октября 1941г. из системы ГВФ (Гражданский воздушный флот).

С 25 марта 1942г. пилот экипажа 7 легкой бомбардировочной авиаэскадрильи Прибалтийской авиагруппы ГВФ (Гражданский воздушный флот).

К сентябрю 1942г. лейтенант Зырянов совершил 181 боевой вылет на бомбардировку войск противника на Северо-Западном фронте.

Был представлен к ордену Красной Звезды. Приказ о награждении от 03 января 1943г.

В сентябре 1942г. особая Прибалтийская авиагруппа ГВФ была переименована в 11 отдельную авиагруппу ГВФ. 

В ноябре 1942г. авиагруппа переформирована в 3 отдельный авиаполк ГВФ. Командиром полка назначен подполковник Рассказов Петр Самсонович, его заместителем Боровков Николай Андрианович. На вооружении полка стояли самолеты У-2.

Сергей Николаевич был назначен командиром звена 1 транспортно-бомбардировочной эскадрильи полка.

За успешное задание по доставке продовольствия в действующий части был награжден ценным подарком- часами.

К средине марта 1943г. совершил 322 боевые вылета.

Был представлен к ордену Красного Знамени. Приказ о награждении от 30 апреля 1943г. 

В апреле 1943г, из экипажей 1, 2, 3 и 4 отдельных авиаполков ГВФ были сформированы 15. 16 и 17 ночные бомбардировочные авиаполки. 

17 авиаполк формировался на аэродроме Едрово (Вышний Волочек). Командиром полка был назначен майор Боровков Николай Андрианович.

Личный состав полка занимался боевой подготовкой.

В ночь на 11 июля с аэродрома Акатово одиночными самолетами бомбардировал войска противника в районе Перестряж. 27 самолетов У-2 совершили 41 боевой вылет, потерь нет.

В 1943г. полк впервые массово применил ампулы АЖ-2 с жидкостью «КС», поджигая опорные пункты противника. 

Участвовал в Спас-Деменской, Орловской и Смоленской операциях.

Экипажи полка доставляли грузы в партизанские отряды Нарчук, Шкредо, Садчикова, Гришина, Кирпич и Новикова.

В ночь с 21 на 22 августа экипаж: летчик старший лейтенант Зырянов и штурман эскадрильи капитан Уткин Николай Александрович, в составе полковой группы, в подгруппе основного удара, участвовал в бомбардировке моста на р.Десна в районе Екимовичи. Сбросил 2 фугасные авиабомбы ФАБ-100. Результатом налета стали 2 прямых попадания в мост, до 20 разрывов на шоссе по обе стороны моста, 2 крупных взрыва и 2 очага пожара в Екимовичи.

К средине декабря 1943г. командир эскадрильи капитан Зырянов совершил в составе полка 81 ночной боевой вылет.

Приказом от 05 января 1944г. был награжден орденом Отечественной войны I степени.

В 1944г. полк участвовал в Оршанско-Витебской, Вильнюсской и Каунасской операциях, бомбардировал позиции противника в Восточной Пруссии.

К средине октября 1944г. капитан Зырянов совершил еще 149 успешных боевых вылетов. Был представлен к ордену Ленина. Приказом от 29 ноября 1944г. награжден орденом Александра Невского.

В 1945г. полк участвовал в разгроме Восточно-Прусской группировки противника, бомбардировал гарнизон Кенигсберга.

26 января полк перебазировался с аэродрома Наудишки на аэродром Замолен, в 10км. северо-западнее Гумбинен.

В апреле бомбардировал военно-промышленные объекты противника в порту Пиллау.

В последние недели войны полк бомбардировал войска противника на Земландском полуострове и косе Фрише-Нерунг (Вислинская коса). 

Полк базировался на аэродроме Шромбенен. 08 мая перебазировался на аэродром Робиттен в 20км. юго-восточнее г.Эльбинг.

Майор Зырянов произвел еще 153 боевых вылета. Приказом от 29 июля 1945г. был награжден вторым орденом Красного Знамени.

Награжден медалями «За взятие Кенигсберга», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.» .

За долголетнюю и безупречную службу в феврале 1945г. был награжден медалью «За боевые заслуги».

Уволен в запас 19 ноября 1945г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.