В 1974 г. начал работать на кафедре геологии и радиоактивных поисков, а затем — в НПО «Геофизика» Всесоюзного института развития геофизики (ВИРГ) в системе Министерства среднего машиностроения СССР [75], участвовал в геологических экспедициях. В НПО «Геофизика» занимался разведкой уранового сырья. Работал на должностях от рабочего до старшего инженера-геофизика.
В 1986–1991 гг. работал старшим геофизиком геологической аэропартии на территории Монголии.
В 1991 г. — управляющий, затем — директор ТОО «Гарант-Сервис» (г. Пушкино Ленинградской области).
С 1991 по 1993 год — исполнительный директор АОЗТ «Русская торговая палата» (г. Пушкино Ленинградской области).
В 1993–1994 гг. — начальник производственного отдела «Фирмы СТР» (г. Пушкино Ленинградской области).
С конца 1993 по декабрь 1994 — исполнительный директор ЗАО «Строительная корпорация «Возрождение Санкт-Петербурга». Владельцами компании были Юрий Молчанов и его сын Андрей Молчанов. Являлся также исполнительным директором «Северного инвестиционного финансового концерна» (СИФК) — одного из официальных учредителей ЗАО «СК "Возрождение Санкт-Петербурга"».
В 1994 г. через Молчановых Миронов познакомился с председателем комитета мэрии по внешнеэкономическим связям Владимиром Путиным, который в 1990 г. работал помощником у Юрия Молчанова, в то время проректора Ленинградского государственного университета по учебной работе с иностранными учащимися.
В марте 1994 г. Миронов баллотировался от блока «Весь Петербург» в депутаты Законодательного собрания Санкт-Петербурга. От городской мэрии блок «Весь Петербург» курировали Владимир Путин и Алексей Кудрин. Выборы в округе, по которому баллотировался Миронов, не состоялись.
В ноябре 1994 г. был избран депутатом Законодательного собрания Санкт-Петербурга от блока «Весь Петербург».
В апреле 1995 г. был избран первым заместителем председателя Законодательного собрания Санкт-Петербурга. С этого времени, по словам Миронова, он начал «плотно работать» с Владимиром Путиным и ему «на всю жизнь запомнился [замечательный] стиль работы Путина с законодательным органом власти» [76].
Покинув группу независимых депутатов, организовал и возглавил центристскую фракцию «Мариинская» (от Мариинского дворца — резиденции Законодательного собрания). Фракция «Мариинская» во главе с Мироновым наиболее последовательно поддерживала в Законодательном Собрании мэрию Анатолия Собчака.
Был инициатором повышения жалования депутатам и создания в конце 1995 г. т. н. «депутатских резервных фондов». Закон о депутатских резервных фондах был утвержден Собчаком в обмен на утверждение депутатами бюджета на 1996 г.; переговоры от имени мэрии вел Путин, от депутатов — Юрий Кравцов и Сергей Миронов. Согласно этому закону, за депутатами закреплялась прямая строка бюджетных расходов в размере 2.5 % бюджета (т. е. несколько сотен тысяч долларов на каждого депутата ежегодно), которые они могли по своему усмотрению тратить на нужды своих избирателей.
В марте 1996 г. Миронов сыграл значительную роль в переносе сроков выборов губернатора Санкт-Петербурга с 16 июня на 19 мая. Избирательный штаб действующего мэра Анатолия Собчака, которым руководил Владимир Путин, решил перенести выборы на более раннее время, чтобы не дать конкурентам Собчака полноценно провести свои избирательные кампании.
В мае 1996 г. Анатолий Собчак проиграл выборы Владимиру Яковлеву, после чего Миронов перешел в оппозицию к городской исполнительной власти.
В апреле 1998 г. депутаты Законодательного собрания 29 голосами из 34 отправили в отставку председателя Юрия Кравцова и исполнение его обязанностей перешло к его первому заместителю Миронову. Однако Городской суд Санкт-Петербурга вынес решение, по которому Миронов не мог быть членом Совета Федерации от законодательной власти Санкт-Петербурга (тогда спикеры региональных парламентов входили в СФ по должности).
В декабре 1998 г. был вновь избран депутатом Законодательного Собрания Санкт-Петербурга. В течение года после выборов посты председателя и заместителей председателя собрания оставались вакантными из-за острой политической борьбы. В это время Миронов выполнял роль «помощника председательствующего» в собрании. Только в мае 2000 г. Миронов был избран заместителем председателя Законодательного собрания Санкт-Петербурга.
В сентябре 1999 г. прокуратура Санкт-Петербурга предъявила Миронову обвинение по статье «превышение власти или служебных полномочий». Уголовное дело было связано с незаконным финансированием председателем Законодательного собрания Кравцовым (см. выше) издательского дома «Смена». На одном из документов о предоставлении кредита стояла подпись Миронова.
Во второй половине январе 2000 г. Миронов и ректор Горного института Владимир Литвиненко организовали инициативную группу по поддержке Владимира Путина на президентских выборах. Миронов стал доверенным лицом Владимира Путина и заместителем руководителя избирательного штаба Владимира Путина по Санкт-Петербургу.