Будущий священномученик появился на свет 3 февраля 1883 года в Сандырях — селе под Коломной, в тогдашней Московской губернии. Отец его, Пётр Бажанов, служил псаломщиком. Сергей окончил три класса духовной семинарии в Москве и был поставлен диаконом в коломенский Успенский собор. В 1918 году диакона Сергия рукоположили во священника к Троицкой церкви села Троицкие Озерки, в 1923 году перевели в Иоанно-Предтеченскую церковь села Городищи, а с 1930 года он служил в Никольской церкви села Городня Луховицкого района. За службу его награждали набедренником и скуфьей, а в 1928 году епископ Коломенский Феодосий (Ганецкий) — камилавкой.

На рубеже двадцатых и тридцатых годов давление на Церковь усилилось. В марте 1930 года районные власти стали собирать показания против священника, но люди отзывались о нём по-разному: одни под нажимом подписывали нужные следствию слова, другие говорили прямо, что ничего плохого за отцом Сергием не знают. Церковная староста Мария Медведева сказала на допросе, что священник всегда советовал прихожанам подчиняться власти и терпеть. Когда батюшку забрали, деревенские женщины пошли в сельсовет узнать, за что его взяли, но им ничего не объяснили.

8 марта 1930 года отца Сергия арестовали; сначала он сидел в районном отделении, а с 24 марта — в коломенской тюрьме. На допросах он отвечал, что вины перед властью за собой не знает, никакой агитации не вёл и жаловался разве что на непосильные налоги, которые ему начислили. Тем не менее в 1932 году тройка ОГПУ приговорила его к трём годам лагеря, и он попал на строительство Беломорско-Балтийского канала в Медвежьегорск. Вернувшись, священник снова стал служить в том же храме — иначе он не мыслил.

14 октября 1937 года его арестовали второй раз и заключили в Таганскую тюрьму в Москве. Следователь задавал вопросы об антисоветской агитации в разные годы, и на каждый отец Сергий отвечал коротко: этого он не подтверждает и не признаёт. 25 октября тройка НКВД вынесла смертный приговор. Отца Сергия расстреляли 31 октября 1937 года; похоронили его на Бутовском полигоне под Москвой, в общей могиле, оставшейся безвестной.

Новомучеников-священников принято писать в иерейском облачении, с наперсным крестом и Евангелием либо с крестом в правой руке. Память священномученика Сергия совершается 31 октября.