Народився 29 липня 1972 р. у м. Красний Луч Луганської області. У 2003 р. закінчив Донбаський гірничо-металургійний інститут, а в 2008 р. - Донецький державний університет управління (магістр з менеджменту зовнішньоекономічної діяльності).
Сергій Тимченко працював у Луганську на підприємствах і в організаціях різних форм власності, зокрема, був заступником директора ТОВ «Мотор Плюс».
2003-2005 рр. - завідувач організаційним відділом, заступник голови Луганського обласного відділення Партії регіонів. 2005-2007 рр. - помічник народного депутата.
2007-2008 рр. - директор департаменту, перший заступник генерального директора ДП «Центр державного земельного кадастру при Державному комітеті України по земельних ресурсах».
З травня 2008 р. Сергій Тимченко обіймав посаду радника секретаря Ради національної безпеки і оборони України Раїси Богатирьової.
У 2010 р. очолив ГУ контролю благоустрою в Київській міськдержадміністрації.
У листопаді 2010 р. Сергій Тимченко призначений на посаду заступника генерального директора - керівника технічних програм ДП «Центр державного земельного кадастру».
З червня 2011 р. Сергій Тимченко є головою Державного агентства земельних ресурсів України.