Родился 31 июля 1908 г. в семье профессионального революционера журналиста П. А. Виленского (литературный псевдоним – Шубин).

Доктор физико-математических наук (1938), профессор (1935).

Окончил Московский университет (1927). В 1928–1929 гг. был в ссылке (г. Ишим) как участник троцкистской оппозиции. В 1930–1931 гг. – редактор газеты на одном из строительных участков Магнитогорского металлургического комбината.

С 1932 по 1937 г. работал в Свердловске заведующим отделом теоретической физики Уральского физико-технического института УФАН и заведующим кафедрой физики Уральского физико-механического института (позднее – факультет Уральского политехнического института). В 1936 г. преподавал в Уральском университете. Научные интересы С. П. Шубина – от классической теории колебаний, квантовой теории твердого тела до теории квантовых полей. Совместно с И. Е. Таммом в 1931 г. построил квантовую теорию фотоэффекта металлов, разработал зонную теорию жидких металлов (1933), С. П. Шубин – автор полярной и s-d(f)-обменной моделей (1934–1936); он применил метод матриц плотности в теории металлов (1935), установил связь между микроканоническим и обобщенным каноническим распределением Гиббса (1935). Работы С. П. Шубина по квантовой теории поля охватывают вопросы от установления классического аналога дираковской теории излучения (1931) до рассеяния света в квантовой электродинамике (1937). Создал уральскую научную школу физиков-теоретиков.

9 апреля 1938 г. С. П. Шубин был осужден Особым совещанием при НКВД СССР за «контрреволюционную троцкистскую деятельность» и приговорен к 8 годам лишения свободы. Скончался 20 ноября 1938 г. на лесозаготовках. Реабилитирован в 1956 г.