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.
16 липня 2025 року Верховна Рада України проголосувала за відставку прем’єр-міністра Дениса Шмигаля. За поданням президента нову урядову команду очолила Юлія Свириденко, яку 17 липня парламент підтримав на посаді прем’єр-міністерки. Одночасно було затверджено оновлений склад Кабінету міністрів, в якому Сергій Марченко зберіг посаду міністра 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.
17.07.20205