Родился в с. Новониколаевка Алексеевской волости Новониколаевского уезда (ныне Мошковский р-н Новосибирской обл.) в семье крестьянина. Окончил 7 классов, школу ФЗУ при заводе «Труд» в г. Новосибирске. Работал токарем на заводе «Труд». В 1939 г. призван в РККА. В 1941 г. окончил Хабаровское военное пехотное училище. Участник Великой Отечественной войны с 1941 г. Сражался на Западном, Калининском, Воронежском и 1-м Украинском фронтах. В конце 1943 г. мотострелковый батальон под командованием Осипова, действуя десантом на танках, захватил более сотни пленных, два десятка автомашин, 12 орудий и другой боевой техники, истребил более 500 вражеских солдат и офицеров. 24 марта 1944 г. Осипов первым из бригады форсировал р. Днестр у с. Заленщики (Украина), захватил и удерживал плацдарм, находясь под артиллерийским обстрелом до прихода подкрепления. Указом ПВС СССР от 26 апреля 1944 г. Осипову Семёну Дмитриевичу присвоено звание Героя Советского Союза. Награждён орденами Ленина, Отечественной войны 1-й степени, Красной Звездой, медалями. Умер от ран, полученных при форсировании р. Западный Буг 26 июля 1944 г. Именем Героя названы улицы в Новосибирске и Ровно. На здании завода «Труд» в Новосибирске установлена мемориальная доска с именем Героя Советского Союза С. Д. Осипова; имя Героя увековечено на Аллее героев у Монумента Славы.