Родился 29 июля 1972 г. в г. Красный Луч Луганской области. В 2003 г. окончил Донбасский горно-металлургический институт, а в 2008 г. - Донецкий государственный университет управления (магистр по менеджменту внешнеэкономической деятельности).
Сергей Тимченко работал в Луганске на предприятиях и в организациях различных форм собственности, в частности, был заместителем директора ООО «Мотор Плюс».
2003-2005 гг. - заведующий организационным отделом, заместитель председателя Луганского областного отделения Партии регионов. 2005-2007 гг. - помощник народного депутата.
2007-2008 гг. - директор департамента, первый заместитель генерального директора ГП «Центр государственного земельного кадастра при Государственном комитете Украины по земельным ресурсам».
С мая 2008 г. Сергей Тимченко занимал должность советника секретаря Совета национальной безопасности и обороны Украины Раисы Богатыревой.
В 2010 г. возглавил ГУ контроля благоустройства в Киевской горгосадминистрации.
В ноябре 2010 г. Сергей Тимченко назначен на должность заместителя генерального директора - руководителя технических программ ГП «Центр государственного земельного кадастра».
С июня 2011 г. Сергей Тимченко является председателем Государственного агентства земельных ресурсов Украины.