Родился 28 мая 1961 г. в г. Черемхово Иркутской области.
В 1983 г. с отличием окончил физический факультет Иркутского государственного университета по специальности "физик".
С 1983 г. по 1985 г. работал стажером-исследователем в Иркутском институте органической химии (ИрИОХ) Сибирского отделения Академии наук СССР.
В 1985-1995 гг. - младший научный сотрудник, научный сотрудник, старший научный сотрудник ИрИОХ.
С июня 1992 г. заведовал лабораторией Физической химии природного сырья Иркутского института органической химии.
В 1994 г. совместно с братом Владимиром создал компанию "Истлэнд". Основные направления деятельности — угледобыча, транспорт, туризм, строительство и коммерция. С 1996 г. по 2000 г. занимал пост генерального директора компании.
С 2000 г. по 2001 г. являлся председателем совета директоров и первым заместителем генерального директора по коммерции и финансам в ОАО "Востсибуголь".
В 2001 г. вновь возглавил холдинг "Истлэнд". С 2006 г. - генеральный директор, а с 2009 г. - президент ООО "Управляющая компания "Истлэнд". Среди предприятий холдинга — ОАО "Восточно-Сибирское речное пароходство", авиакомпания "Ангара", ЗАО "Байкал-Отель" ("Интурист") и др.
18 мая 2012 г. был назначен временно исполняющим обязанности губернатора Иркутской области после отставки главы региона Дмитрия Мезенцева.
29 мая 2012 г. Законодательное собрание области утвердило Сергея Ерощенко в должности губернатора Иркутской области по представлению президента РФ Владимира Путина. В тот же день он официально вступил в должность. Возглавил правительство области.
13 мая 2015 г. президент РФ Владимир Путин принял досрочную отставку Сергея Ерощенко по собственному желанию и назначил его временно исполняющим обязанности главы региона (полномочия губернатора истекали в мае 2017 г.). Являлся исполняющим обязанности председателя правительства области.
13 сентября 2015 г. лидировал в первом туре выборов губернатора Иркутской области, набрав 49,60% голосов избирателей. 27 сентября проиграл во втором туре выборов, получив 41,46% и уступив победу кандидату от КПРФ Сергею Левченко (56,39%).
Согласно декларации о доходах, расходах, имуществе и обязательствах имущественного характера, доход за 2014 г. составил 6 млн 127 тыс 167 руб. Супруги - 1 млн 36 тыс.653 руб.