Родился 21 октября 1917 года в селе Гнилево ныне Трубчевского района Брянской области в семье крестьянина. Русский. Окончил восьмиклассную среднюю школу. Работал мастером в леспромхозе на родине. В 1938 году призван на срочную службу в Красную Армию.Принимал участие в советско-финской войне 1939–1940 годов. После окончания войны уволен в запас.
Вскоре после начала Великой Отечественной войны в сентябре 1941 года вторично призван в РККА и направлен в действующую армию. На фронте получил звание младшего лейтенанта. Неоднократно проявлял мужество в боях. В одном из боев вынес из-под огня врага раненого командира батальона.
Имел на боевом счету несколько захваченных «языков».
Командир стрелкового взвода младший лейтенант Семен Тихонович Атрохов проявил выдающийся героизм в ходе Белорусской стратегической наступательной операции 1944 года. В первый день наступления 23 июня Атрохов отличился в бою при форсировании реки Проня северо-восточнее города Чаусы Могилевской области и прорыве мощных оборонительных рубежей врага на ее западном берегу.
C выходом наступавших войск к Днепру Атрохов получил приказ обеспечить связь войск на плацдарме со штабом дивизии. Группа младшего лейтенанта Атрохова в составе пяти бойцов его взвода днем 26 июня на плоте под огнем врага переправилась на западный берег Днепра в районе деревни Плещицы севернее Могилева и приняла участие в бою по захвату плацдарма. Враг был оттеснен на 150–200 метров от берега. Сразу же начались контратаки противника. Огнем из ручного пулемета и автоматического оружия группа Атрохова, занявшая оборону у окопа командира передового батальона, отразила две атаки вражеской пехоты, уничтожив свыше 30 солдат и офицеров врага. Тогда враг двинул вперед танки.
Гранатами бойцы отбили и две танковые атаки, подбив два танка. Один из них – на счету Атрохова. Все это время Атрохов бесперебойно держал связь с штабом дивизии, способствуя поддержке оборонявшихся подразделений артогнем с восточного берега. Был ранен, но не покинул поле боя и продолжил вести бой.
После выхода из госпиталя осенью 1944 года назначен на должность командира взвода 332-го пограничного полка войск НКВД СССР Управления войск НКВД СССР по охране тыла 2-го Белорусского фронта. Принимал участие в Восточно-Прусской операции.
За мужество и героизм, проявленные на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками, Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года командиру взвода 885-го стрелкового полка 290-й стрелковой дивизии 49-й армии 2-го Белорусского фронта младшему лейтенанту Атрохову Семену Тихоновичу присвоено звание Героя Советского Союза.
После Победы продолжал службу на командных должностях в пограничных и внутренних войсках МВД СССР. В 1964 году майор С.Т. Атрохов уволен в запас.
Жил в Новосибирске. Трудился диспетчером на заводе «Экран».
Награжден орденами Ленина, Отечественной войны 1-й степени, двумя орденами Красной Звезды, многими медалями.
Скончался 4 сентября 1995 года.
В Новосибирске имя Героя Советского Союза Семена Тихоновича Атрохова увековечено на Аллее Героев у Монумента Славы [178, 240, 301, 462, 481, 787, 893, 944, 1065].