Народилася 27 серпня 1902 р. у м. Києві в сім’ї службовців.
Навчалася на сільськогосподарському відділі Київського політехнічного інституту (1920–1923) та закінчила Вищі селекційно-насіннєві курси при Науковому комітеті України в м. Києві (1923–1924).
Трудову діяльність розпочала з 1924 р. у відділі сортоведення та анатомії Наукового інституту селекції (м. Київ) на посаді старшого асистента. Після реорганізації цього закладу в 1930 р. у Всесоюзний науково-дослідний інститут цукрових буряків, працювала в лабораторії фізіології й анатомії на посаді молодшого наукового співробітника (1930–1936).
Основний напрям наукових досліджень С.Ю. Гомоляко – особливості анатомічної будови різних форм цукрових буряків. За цей період учена здійснила низку досліджень з проблем локалізації жирних масел та крохмалю в клітинах коренеплодів цукрових буряків та порівняльно-анатомічної будови різних форм культурних буряків. Для характеристики анатомічної структури коренеплодів разом з професором О.О. Табенецьким розробила оригінальний метод виготовлення макрозрізів коренеплодів. С.Ю. Гомоляко вперше встановлено комплекс анатомічних ознак, типових для коренеплодів високоцукристих і врожайних сортів цукрових буряків. У 1938–1941 рр. працювала в Інституті мікробіології АН УССР у відділі бактеріозу рослин на посаді наукового співробітника з проблем анатомії насіння бавовнику при його зараженні гомозом. З 1944 по 1962 р. С.Ю. Гомоляко займала посаду старшого наукового співробітника лабораторії фізіології і анатомії Всесоюзного науково-дослідного інституту цукрових буряків.
Основна тематика її наукової роботи в ці роки – дослідження впливу умов зовнішнього середовища на анатомічну будову листкового апарату і коренеплодів цукрових буряків, взаємозв’язок між ступенем облистяності й анатомічною будовою коренеплоду, визначення якісного складу насіння сортів однонасінних цукрових буряків та динаміки росту елементів залежно від способів сівби (квадратно-гніздовий, широкорядний та ін.) і різних режимів мінерального живлення. Велику увагу приділяла вирішенню проблем використання анатомічних ознак цукрових буряків у селекційних відборах, зокрема при створенні поліплоїдних сортів. Ученою опубліковано 40 наукових праць, підготовлено багато учнів та послідовників, 8 з яких успішно захистили кандидатські дисертації і зробили вагомий внесок у подальший розвиток досліджень з анатомії і фізіології однонасінних цукрових буряків.
Померла у 1973 р.