В августе 1941 года призван в РККА. В январе 1942 года окончил ускоренные курсы военных переводчиков и прибыл в распоряжение штаба Южного фронта. Служил в разведке, звания — техник-интендант 2 ранга, старший лейтенант, капитан, майор[2]. В 1943 году вступил в ВКП(б)[3].
После демобилизации работал в сценарном отделе киностудии «Союздетфильм». В 1948–1954 годах был на научно-педагогической работе на кафедре кинодраматургии во Всесоюзном государственном институте кинематографии. В 1950 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата искусствоведения по теме «Фильм „Молодая гвардия“ и проблемы экранизации произведений советской литературы».
В 1954–1971 годах работал в Институте истории искусств (ныне Государственный институт искусствознания) старшим научным сотрудником, заведующим сектором кино. В 1957—1970 годах был ответственным редактором ежегодника «Вопросы киноискусства»[3].
В 1964 году защитил диссертацию на соискание учёной степени доктора искусствоведения по теме «Традиции и новаторство советского кино»[4].
Фильм «Молодая гвардия» и проблемы экранизации произведений советской литературы: диссертация ... кандидата искусствоведения: 17.00.00. — Москва, 1950. — 203 с.
Искусство кинорежиссёра: Творчество народного артиста СССР С. А. Герасимова. – Москва: Искусство, 1954. — 272 с.
Драматургия экрана / Ин-т истории искусств М-ва культуры СССР. — Москва: Искусство, 1961. — 159 с.
Искусство экрана. – Москва: Знание, 1961. — 32 с.
Фильмы и годы: Развитие реализма в киноискусстве. – Москва: Искусство, 1964. — 370 с.
Чувство экрана. – Москва: Искусство, 1972. – 366 с.
Традиции и новаторство советского кино: диссертация ... доктора искусствоведения: 17.00.03. — Москва, 1973. — 402 с.
Новое в жизни, науке, технике. Серия «Искусство»: подписная научно-популярная серия / Издательство «Знание». — Москва: Знание, 1967—1992. 1974, № 7: Проблема жанров в советском киноискусстве. 1974, № 7 / Фрейлих С. И. — 1974. — 47 с.
Золотое сечение экрана. – Москва: Искусство, 1976. — 359 с.
Новое в жизни, науке, технике. Серия «Искусство»: подписная научно-популярная серия / Издательство «Знание». — Москва: Знание, 1967—1992. 1976, № 6: Личность героя в советском фильме. 1976, № 6 / С. И. Фрейлих. — 1976. — 48 с.
Солнце светит всем; Птицы над городом: Киносценарии / С. Фрейлих. — Москва: Искусство, 1976. — 191 с.
Фильм в мире идей / С. Фрейлих. — Москва: Всесоюз. бюро пропаганды киноискусства, 1983. — 64 с.
Беседы о советском кино. Кн. для учащихся ст. классов. – М.: Просвещение, 1985. – 191 с.
Новое в жизни, науке, технике. Серия «Искусство»: подписная научно-популярная серия / Издательство «Знание». — Москва: Знание, 1967—1992. 1987, № 11: О стиле в кино. 1987, № 11 / С. И. Фрейлих. — 1987. — 52, [3] с.
Михаил Ромм. Исповедь кинорежиссера: Киносценарий / С. Фрейлих; [Послесл. Д. Данина]. — Москва: Искусство, 1988. — 85,[2] с.
Болшевские рассказы, или Занимательное киноведение / С. Фрейлих. — 2-е изд., доп. и испр. — Москва : Всесоюз. творч.-произв. об-ние «Киноцентр», 1990. — 221,[2] с.
Телевизионные парадоксы: Дневник критика / С. Фрейлих. — Москва: Киноцентр, 1995. — 78,[2] с.
Теория кино: От Эйзенштейна до Тарковского / С. И. Фрейлих. — Москва: Искусство: ТПО «Истоки», 1992. — 351 с.
↑Фрейлих С. И. Традиции и новаторство советского кино : Автореф. дис. на соиск. учён. степени д-ра искусствоведения: (17.00.03) / Акад. обществ. наук при ЦК КПСС. Кафедра теории искусства. — Москва, 1973. — 52 с.
Сценаристы советского художественного кино. 1917—1967 / Справочник / сост.: В. Н. Антропов, Н. А. Глаголева, М. И. Павлова и др.. — М.: Искусство, 1972. — С. 382—383. — 439 с.
Кино. Энциклопедический словарь / Гл. ред. С. И. Юткевич; Редкол.: Ю. С. Афанасьев, В. Е. Баскаков, И. В. Вайсфельд и др. — М.: Советская энциклопедия, 1987. — С. 459. — 640 с. — 100 000 экз.