او در 12 فروردین 1352 (1آوریل 1973) در شهر چوگویف در اوکراین (در آن دوران بخشی از اتحاد شوروی) به دنیا آمد . سرگئی نخستین فضانورد نسل دومی است: پدرش الکساندر ولکوف از فضانورد باسابقه روسیه است. همسر وی، ناتالیا شینکارنکو، حسابدار خبره است.
سرگئی در روز 20 فروردین 1387 (8 آوریل 2008) به عنوان فرمانده اردوی 17 به همراه دو فضانورد دیگر وارد ایستگاه فضایی بین المللی شد.
ورود به نیروی هوایی
سرگئی ولکوف در سال 1990 پس از فارغالتحصیلی از دبیرستان شهرک ستاره ها ، وارد دانشکده عالی هوا نوردی تامبوف شد. وی پرواز با هواپیماهای آئرو ال-29، آئرو ال-39، ایلیوشین-22 و توپولف-134 را بخوبی فرا گرفت، و در سال 1995 در حالیکه 450 ساعت پرواز با هواپیماهای نظامی را در کارنامه خود داشت، از دانشکده فارغالتحصیل شد.
ورود به برنامه فضایی
سرگئی در 27 ژوئیه 1997 به گروه کیهاننوردان روسیه پیوست و پس از طی دوران آموزشهای مقدماتی فضانوردی بین دسامبر 1997 تا نوامبر 1999، به عنوان «کیهاننورد آزمایشگر» فارغالتحصیل و به آموزش سایر فضانوردان برای سفر به ایستگاه بین المللی فضایی مشغول شد.
در سال 2001او به عنوان فرمانده ذخیره فضاپیمای سایوز و همچنین مهندس پرواز ذخیره در اردوی 7 ایستگاه فضایی بین المللی انتخاب شد، و از اوت 2001 تا فوریه 2003 ، تمرینات مربوطه را به انجام رسانید. در فوریه 2006 نیز به عنوان مهندس پرواز ذخیره برای فضاپیمای سایوز و ایستگاه بین المللی فضایی در اردو 13 انتخاب شد.
ماموریت فضایی
سرانجام در ژوئن 2006، سرگئی ولکوف به عنوان فرمانده فضاپیمای سایوز و اردوی17 ایستگاه بین المللی فضایی انتخاب شد، و در 20 فروردین 1387 (8 آوریل 2008) در ماموریت سایوز تی ام ای-12 از پایگاه فضایی پایکونور به مدار زمین و به مقصدایستگاه بین المللی فضایی پرواز کرد.
سرگئی ولکوف تا به امروز جوانترین فرمانده ایستگاه فضایی بینالمللی است.