Сергей Данильченко родился 25 июля 1981 года в поселке Климово, Брянской области. Рос в обычной семье. После смерти отца его и старшего брата воспитывала мама. С детства мечтал ходить в море и быть рядом с братом. Увлекался баскетболом.
После школы Данильченко уехал на Дальний Восток и поступил в Тихоокеанское высшее военно-морское училище имени С.О. Макарова, которое успешно окончил в 2003 году. Позднее переехал в Санкт-Петербург и прошел Высшие специальные офицерские классы ВМФ.
Затем Сергей Данильченко проходил службу в войсковой части 45707 Военно-Морского Флота. Являлся членом экипажа научно-исследовательского глубоководного аппарата Военно-Морского Флота Российской Федерации.
Сергей Петрович Данильченко награжден орденом Мужества, медалью «За заслуги перед Отечеством II степени».
Сергей Данильченко погиб 1 июля 2019 года на автономной глубоководной станции АГС-31 во время проведения батиметрических работ в Баренцевом море. В глубоководном аппарате возник пожар, что привело к отравлению продуктами горения и гибели четырнадцати членов экипажа.
В Санкт-Петербурге у погибшего моряка остались жена и дочь.
