Сергей родился 11 апреля в 1968 году в бывшей Казахской ССР в Каратау. Закончил медицинский институт в Алма-Аты, получил образование по профессии врач-психиатр.
Первые книги были опубликованы в 1980 годах.
Одним из первых свет увидел произведение в жанре научная фантастика «Нарушение», напечатанное в издании «Заря». Позже «За лесом, где подлый враг» появился в печатном издании «Уральский следопыт», благодаря этому журналу Лукьяненко позже издается в Индии (в журнале для детей«Junior Quest»), затем в Соединенных Штатах.
В 1989 году Сергей принимается за рукопись, которое позднее станет первым его полноценным произведением «Рыцари Сорока Островов».
В 1990 году познакомился и женился на Софие Косиченко, закончившей тот же что и писатель университет по дисциплине детский психолог, проживает со своей спутницей и по сей день.
В промежуток с 1990-1992 год создал троицу новых романов в сборнике «Лорд с планеты Земля», затем «Принцесса стоит смерти»и «Планета, которой нет» и последнее «Стеклянное море», а также начинает работу над произведением «Мальчик и тьма». Примерно в то же время он работает над такой значимой рукописью, как произведение «Атомный сон», рассказы«Л — значит люди», «Дорога на Веллесберг» а так же «Мой папа — антибиотик».
С зимы 2010 года печатается в колонке в интернет-издании «Взгляд»
Наибольшую популярность приобрел благодаря серии книг «Дозоры», в который входят «Ночной Дозор», « Дневной Дозор», «Сумеречный Дозор» и несколько других не менее интересных книг. Книги «Ночной Дозор», а так же «Дневной Дозор» обрели киноадаптации с одноименными названиями, которая так же имела успех.