Сергей Степанченко родился 18 июня 1959 в городе Татарск, Новосибирская область. Мать работала технологом на швейной фабрике. У него есть младший брат Игорь, который окончил медицинский институт, стал начальником военно-медицинского управления МВД Приморского края. Когда Сергею было 2 года, семья переехала в село Черниговка Приморского края.
После школы поступил в Хабаровский институт физической культуры. Затем неожиданно для себя оказался на съемочной площадке - прочитал объявление о приглашении молодых спортивных людей в массовку. Попробовал из интереса - понравилось. Через год он осознанно поступил в Дальневосточный институт искусств, курс Г. Рогова. В 1982 году Сергей получил диплом актера. До 1985 года работал в Сызранском драматическом театре.
В 1985 году Сергей случайно узнал от друзей, что в театре Ленком намечается прослушивание, и отправился в Москву. В театре он встретил Марка Захарова, который и пригласил его присоединиться к смотру студентов. Так Сергей Степанченко стал актером знаменитого «Ленкома», где работает и сегодня.
Его карьера началась с эпизодических ролей, а через два года плодотворной работы Степанченко получил главную роль Ламме в постановке «Тилль». Его партнерами по сцене были Инна Чурикова и Николай Караченцов. Затем были роли Урядника в «Поминальной молитве», Шамраева в «Чайке», Вождя в «Затмении» так же играет в спектаклях - «Небесные странники», «Безумный день, или женитьба Фигаро», «Вишневый сад», «Ва-банк», «Испанские безумства», «Пер Гюнт». Сергея Степанченко не раз приглашали в другие театры и антрепризы, но он остался верен «Ленкому». Степанченко любит свой театр, и ему этого достаточно.
В кино дебютировал в 1986 году, где ему досталась небольшая роль в фильме «Зина-Зинуля», которую снимал тогда молодой начинающий режиссер Павел Чухрай, сыграл прораба на стройке. Далее была картина «Лермонтов» у Николая Петровича Бурляева. А вскоре Алла Сурикова доверила ему одну из главных ролей в ленте «Чокнутые», которая сделала актера знаменитым. Его партнерами в «Чокнутых» стали Николай Караченцов, Ольга Кабо, Леонид Ярмольник и многие другие звезды отечественного кино.
Снимался в фильмах «Ближний круг», «Солдат Иван Чонкин» и «Жизнь в красном цвете». Снялся в сериалах «Next», «Сыщики» и других. Среди известных ролей актера - байкер Кабас в картине «Умножающий печаль», госавтоинспектор в «Лузере», контр-адмирал Мамонтов в сериале «Мины в фарватере». С 2005 до 2012 года был президентом международного кинофестиваля стран Азиатско-Тихоокеанского региона «Меридианы Тихого» во Владивостоке.
В 2005 году Сергей Степанченко получил звание Народного артиста Российской Федерации. В 2010 году на фестивале «Золотой Феникс», проходившем в Смоленске, ему вручили приз зрительских симпатий за фильм «Следы на песке». Последними работами актёра стали роли в лентах «Тайна принцесс», «Кавказская пленница-2», «Алхимик. Эликсир Фауста».
Ленком
«Тиль» — Ламме
«Дорогая Памела» — Полицейский
«Королевские игры» — Томас Болейн
«Безумный день, или Женитьба Фигаро» — Базиль
«Мистификация» — Собакевич
«Чайка» — Шамраев
«Поминальная молитва» — Урядник
«Ва-банк» — Прибытков Лавр Миронович
«Город миллионеров» — Альфред
«Вишнёвый сад» — Симеонов-Пищик
«Затмение» — вождь
«Пер Гюнт» — Пуговичник
«Испанские безумства» — Альбериго
«Небесные Странники» — Песоцкий
Антреприза
Клинический случай (Артпартнёр XXI) — Хьюберт Бонни
Приворотное зелье (Артпартнёр XXI) — Нича
Фильмография Сергея Степанченко
Актёр
1986 — Зина-Зинуля
1986 — Лермонтов
1987 — Разорванный круг — водитель чёрной «Волги»
1989 — Бутерброд (телеспектакль)
1989 — За прекрасных дам! — Игорь, жених Тани, студент-заочник
1989 — Катала
1990 — Анекдоты
1991 — Ближний круг
1991 — Чокнутые — Федька Пиранделло
1992 — Сны о России — Борис, слуга Невидимова
1992 — Устрицы из Лозанны — Пётр
1992 — Всё о’кей, господа, или Уик-энд по русски…
1992 — 1994 — Горячев и другие
1993 — Поминальная молитва (телеспектакль) — Урядник
1993 — Предсказание
1993 — Я сама
1993 — Тюремный романс
1994 — Жизнь и необычайные приключения солдата Ивана Чонкина — Плечевой
1994 — Петербургские тайны — Гречка
1995 — Крестоносец
1996 — Линия жизни — «Пеле»
1996 — Привет, дуралеи! — Телохранитель
1997 — Шизофрения— прапорщик Кравчук, «вертухай»
1998 — Две луны, три солнца (Россия, Украина) — Коростылёв
1998 — Контракт со смертью
1998 — Сочинение ко Дню Победы
1999 — Судья в ловушке — Сотмор
1999 — Ультиматум
1999 — Д. Д. Д. Досье детектива Дубровского — Пряников
1999 — Что сказал покойник (телесериал)
1999 — Развязка Петербургских тайн — Гречка
1999 — Женщин обижать не рекомендуется
2000 — Бременские музыканты & Co — Осёл
2001 — Next — Санчо
2001 — 2006 — Сыщики — лейтенант Егор Немигайло
2001 — Мы сделали это! — дядя Борис
2001 — Конференция маньяков (телесериал)
2001 — Идеальная пара
2001 — Удар Лотоса — Ломоносов
2002 — Next 2 — Санчо
2001 — Вовочка
2002 — О’Кей, или Дело в шляпе
2002 — Неудача Пуаро — инспектор
2002 — Интимная жизнь Севастьяна Бахова
2003 — Небо в горошек (Украина)
2003 — Next 3 — Санчо
2004 — Апокриф: музыка для Петра и Павла — пристав Антон Антонович
2004 — Ва-Банк (телеспектакль) — Прибытков Лавр Мироныч
2004 — Ловушка для полтергейста — Домовой Федя / Матвей, хозяин квартиры
2005 — Безумный день, или Женитьба Фигаро (телеспектакль) — Базиль
2005 — Бриллианты для Джульетты
2005 — Девять неизвестных — участник игрового шоу
2005 — Королевские игры (телеспектакль) — Томас Болейн, королевский казначей
2005 — Мистификация (телеспектакль) — Собакевич
2005 — Мошенники — курьер
2005 — Умножающий печаль (телесериал) — Байкер Карабас
2006 — Испанский вояж Степаныча — помощник Генерала
2006 — Не было бы счастья… — Дед Мороз
2007 — Оплачено смертью — Пантелеймон Карасёв
2007 — Лузер — Василий
2008 — Добрая подружка для всех
2008 — Мины в фарватере — Мамонтов, контр-адмирал
2008 — Москва улыбается
2009 — В погоне за счастьем
2009 — Правосудие волков — сценарист Ольшевский
2009 — Полиция Хоккайдо. Русский отдел (в производстве)
2010 — Универ
2011 — Утомлённые солнцем 2: Цитадель— водитель полуторки
2012 — Олимпийская деревня — таксист
2014 — Кавказская пленница! — Бывалый
2014 — Тайна принцесс — стражник
2015 — Алхимик. Эликсир Фауста — Игорь Сергеевич Смарченко, полковник КГБ
2016 — День выборов 2 — прокурор области
Режиссёр
2009 — Следы на песке
Дубляж
2006 — «Астерикс и викинги» (Astérix et Obélix contre les vikings, Франция, Дания, анимационный) — Обеликс (Жак Франц)
2007 — «Битва за планету Терра» (Battle for Terra, США, анимационный) — Генерал Хеммер (Брайан Кокс)
2009 — «Мальчишник в Вегасе» (The Hangover, США) — Майк Тайсон — играет самого себя
2009 — «Катись!» (Whip It, США) — Эрл Кэвендер (Дэниел Стерн)
2011 — «Мальчишник 2: Из Вегаса в Бангкок» (The Hangover Part II, США) — Майк Тайсон — играет самого себя
Озвучивание мультфильмов
2004 — Про барана и козла — Медведь-пахан
2004 — Столичный сувенир. Часть 1 — Саныч
Заслуженный артист Российской Федерации, 30 августа 1996 года.
Народный артист Российской Федерации, 20 декабря 2005 года.
Приз за главную мужскую роль в картинах, снятых для телевидения, VI открытый Российский фестиваль «Улыбнись, Россия!», 2005 год.
Премия правительства РФ в области культуры, за спектакль «Пер Гюнт», театр «Ленком», 2011.
Знак отличия «За заслуги перед Владивостоком» 2-й степени.