Будущий писатель родился 11 апреля 1968 года в городе Каратау (Казахстан). Окончил Алма-Атинский государственный медицинский институт по специальности врач-терапевт. Прошёл ординатуру по специальности врач-психиатр. Работал заместителем главного редактора журнала фантастики «Миры» (Алма-Ата), что повлияло на развитие биографии Сергей Лукьяненко в дальнейшем.

Первая публикация в фантастике - рассказ «Нарушение» (журнал «Заря», Алма-Ата, 1987). Затем, в 1988 году, рассказ «За лесом, где подлый враг» издаётся в журнале «Уральский следопыт», благодаря чему впоследствии публикуется в Индии (в детском журнале «Junior Quest», Индия/АПН, номер 10), а затем в США, а сам автор получает возможность отправиться на семинар писателей-фантастов «Дубулты-89», фестивали «Аэлита-89» и «Новокон-89», где знакомится со своим будущим соавтором Владимиром Васильевым и многими другими писателями-фантастами. Это был первый триумф в биографии Сергея Лукьяненко.

В этом же году он начинает работу над своим первым романом «Рыцари Сорока Островов». Предыдущий роман «Приключения Стора» (в отличие от одноимённого цикла пародий) так и остается неопубликованным. Полностью роман закончен к 1990 году. К этому моменту автор является обладателем более десятка публикаций рассказов в журналах и сборниках, а также двух повестей, «Тринадцатый город» и «Пристань жёлтых кораблей», опубликованных в издательствах «Молодая гвардия» и «Уральский следопыт», что только положительно отражается на биографии Сергей Лукьяненко.

В феврале 1990 года знакомится со своей будущей женой Соней, и уже в сентябре того же года они празднуют свадьбу, что становиться новым витком в биографии Сергея Лукьяненко.

В период с 1990 по 1992 успевает написать три новых романа в цикле «Лорд с планеты Земля»: «Принцесса стоит смерти», «Планета, которой нет» и «Стеклянное море», а также приступает к повести «Мальчик и тьма». В этот же период он пишет такие значимые произведения, как повесть «Атомный сон», рассказы «Л — значит люди», «Дорога на Веллесберг» и «Мой папа — антибиотик».

В 1992 покупает себе пишущую машинку «Brother» и в течение недели пишет подряд три рассказа — «Фугу в мундире», «Слуга» и «Поезд в тёплый край». Через год они публикуются в журнале «Фантакрим-МЕГА», а впоследствии первые два получают престижные авторские премии «Интерпресскон» (1995, 1996). Это только положительно отражается на биографии Лукьяненко Сергея.

В конце 1992 года в петербургском издательстве «Terra Fantastic» выходит роман «Рыцари Сорока Островов» одновременно с первым авторским сборником, включающим в себя повести «Атомный сон» (авт. 1990) и «Восьмой цвет радуги» (авт. 1989). В следующем году на семинаре «Интерпресскон-93» знакомится с писателем-фантастом Юлием Буркиным и дарит ему первое издание своего романа. Эта встреча становиться судьбоносной в биографии Сергея Лукьяненко.

В апреле 1993 года он получает свою первую авторскую премию «Старт» за лучший дебютный сборник «Атомный сон». После окончания института в 1992, в течение одного года по ординатуре работает врачом-психиатром, после чего становится заместителем главного редактора журнала фантастики «Миры» при газете «Казахстанская правда», где в частности публикует свои рассказы «Почти весна» и «Фугу в мундире». Также ведёт отдел фантастики журнала «Заря» и состоит в редакции газеты «Мальвина».

С 1993 года - профессиональный писатель. Широкую известность получил после выхода повести «Рыцари Сорока Островов» (1992), что стало настоящим триумфом в биографии Сергея Лукьяненко.

Также у автора можно выделить трилогию «Линия Грез» - «Императоры Иллюзий» - «Тени снов», как весьма и весьма нетрадиционную космическую оперу, для которой определили жанр «философско-космическая опера», трилогии «Сегодня, мама!» и «Лорд с планеты Земля». Говоря о произведениях Лукьяненко, нельзя не отметить «Лабиринт отражений», ставший культовой книгой в русском Интернете. Это была настоящая слава в биографии Сергея Лукьяненко.

В 2004 году по роману «Ночной Дозор» был выпущен одноимённый фильм. Режиссёр - Тимур Бекмамбетов, продюсер Константин Эрнст. В ролях: Константин Хабенский, Владимир Меньшов, Галина Тюнина, Виктор Вержбицкий, Мария Порошина, Алексей Чадов, Валерий Золотухин, Николай Олялин, Гоша Куценко, Игорь Лифанов, Римма Маркова, Жанна Фриске, Дима Мартынов и другие.

В 2006 году было выпущено продолжение фильма Ночной Дозор - Дневной Дозор. А в скоре выйдет и заключительный "Сумеречный дозор". В биографии Сергея Лукьяненко - эти фильмы были новой странцей творчества.

В марте 2006 года начался прокат картины «Азирис Нуна», снятого режиссёром Олегом Компасовым по книге «Сегодня, мама!».

В ноябре 2008 года писатель принял участие в телеигре «Что? Где? Когда?» в команде Валдиса Пельша и верно ответил на вопрос о фильме «Назад в будущее», после которого его команда одержала победу.

В январе 2010 года журнал «Эксперт» составил рейтинг десяти лучших российских писателей, в котором Лукьяненко разделил с Александром Кабаковым и Борисом Акуниным 5 — 7-е места. Журнал выставил писателям оценки по семи параметрам: «Премии», «Признание экспертов», «Тиражи», «Наличие фанатов», «Публичность», «Наличие экранизаций», «Репутация», и в сумме Лукьяненко, так же как Кабаков и Акунин, набрал 26 баллов, причём за премии Сергей Васильевич получил один балл: журнал ошибочно посчитал, что в активе Лукьяненко нет ни одной премии. В итоге Лукьяненко отстал на 5 баллов от победителя — Виктора Пелевина — и на 3 балла — от занявшей второе место Людмилы Улицкой.

С января 2010 года ведёт авторскую колонку в интернет-газете «Взгляд».

С декабря 2010 года работает над очередным романом из «Дозоровского» цикла — «Новый дозор».

Держит дома декоративных мышей и йоркширского терьера Бусю.