Народився 1981 року у смт Макарів Макарівського району Київської області.
У 2002 році закінчив Академію державної податкової служби України в місті Ірпінь. Має ступінь магістра з управління державними фінансами, був стипендіатом Президента України. У 2009 році здобув ступінь кандидата економічних наук.
Вільно володіє англійською мовою.
Одружений, має двох дітей.
З 2002 по 2011 рік працював у Міністерстві фінансів України, Державній фіскальній службі, Комітеті з питань фінансів і банківської діяльності, Секретаріаті Кабінету Міністрів України.
У 2011-2013 роках працював у Координаційному центрі з упровадження реформ при Президентові України. Брав участь в розробці Бюджетного кодексу України.
Працював експертом в Bendukidze Free Market Center та був академічним директором спільної програми KSE та GIZ 2015-2016 років «Лідерство в державних фінансах».
Протягом 2016-2018 рр. працював заступником Міністра фінансів України.
Далі до травня 2019 року обіймав посаду заступника Глави Адміністрації Президента України.
30 березня 2020 року призначений Міністром фінансів України.
Згідно з декларацією Сергія Марченка, поданої на посаду міністра фінансів, він разом з дружиною володіє двома квартирами в Києві площею 84,6 і 40,3 кв.м. Також в його власності автомобіль Audi A6 2017 року випуску.
Особистих коштів Марченко не задекларував. Його дружина зберігає готівкою $ 10 000.
Глава Минфина Марченко: "Мы не допустили возможностей политической раскачки бюджета"
30.03.2020