Первоначально поступил в институт физкультуры в Хабаровске, где проучился два месяца. Совершенно случайно Сергей Степанченко попал на съемки, проводимые Свердловской киностудией на берегах Амура. Для трюков необходимы были крепкие ребята, и Сергей решил поучаствовать. Поработав на съемочной площадке, он решил стать актером, для чего поступил в Дальневосточный государственный институт искусств.
Окончив актерский факультет в 1982 году, Сергей Степанченко поступил на работу в Сызранский драматический театр. Затем актер решил попробовать себя на более высоком уровне и отправился в Москву. В результате в 1985 году он вошел в состав труппы Московского театра им. Ленкома.
В Ленкоме первые два года Сергей Степанченко перебивался эпизодическими персонажами. Наконец, в спектакле «Тиль» с участием Инны Чуриковой и Николая Караченцова ему досталась роль Ламме. За ней последовали такие персонажи, как Шамраев в «Чайке», Урядник в «Поминальной молитве», Вождь в «Затмении» и Томас Болейн в «Королевских играх». Несмотря на многочисленные предложения со стороны других театров, актер остается верен Ленкому и выступает на этой сцене до сих пор.
В кино также все началось с небольших ролей. Дебют актера состоялся в 1986 году в фильме «Зина-Зинуля». Затем последовала роль майора милиции в «Катале» и образ студента-заочника в комедии «За прекрасных дам!». В комедии 1991 года «Чокнутые» режиссера Аллы Суриковой Сергею Степанченко удалось ярко проявиться себя в роли Федьки Пиранделло. В фильме снялись также такие звезды, как Леонид Ярмольник, Ольга Кабо и Николай Караченцов. В 90-е годы актер появился в картинах «Официант с золотым подносом», «Предсказание», «Я сама», «Сны о России».
В 2001 году Сергей Степанченко сыграл главные роли в сериалах «Next» и «Сыщики». Его персонажи – помощник криминального авторитета Санчо и лейтенант милиции Егор Немигайло – принесли ему широкую известность, поспособствовав росту популярности актера и его спросу на телевидении и в кино.
