Родился 22 мая 1965 г. в г. Нерчинске Читинской области (ныне Забайкальский край).
В 1990 г. окончил Читинский государственный педагогический институт им. Чернышевского (в 2012 г. объединен с Забайкальским госуниверситетом) по специальности "учитель истории, обществоведения и советского права", в 2002 г. - Дальневосточную академию государственной службы (ныне Дальневосточный институт управления - филиал РАНХиГС) по специальности "государственное и муниципальное управление" с присвоением квалификации менеджера.
В 1982-1983 гг. работал токарем на заводе "Нерчинскптицемаш".
В 1983-1985 гг. проходил срочную службу в Вооруженных силах СССР.
После окончания вуза в 1990-1997 гг. – преподаватель истории и основ законодательства Нерчинского совхоза-техникума.
С 1997 по 2008 г. – директор Нерчинского аграрного техникума.
Избирался депутатом Нерчинского районного совета двух созывов (2000-2008).
В 2008-2018 гг. - депутат Законодательного собрания Забайкальского края I и II созыва от партии "Единая Россия".
12 октября 2008 г. был избран в первый созыв регионального парламента по Чернышевскому одномандатному избирательному округу №15, набрав 58,26%. В Заксобрании I созыва занимал пост заместителя председателя комитета по аграрной политике, природопользованию и потребительскому рынку.
8 сентября 2013 г. избран депутатом второго созыва по Нерчинскому округу №20 (43,99%). С сентября 2013 г. возглавлял комитет по аграрной политике и потребительскому рынку, с октября 2013 г. был первым заместителем председателя Законодательного собрания. Руководитель фракции "Единая Россия".
Возглавлял местное отделение партии "Единая Россия" в Нерчинском районе, избирался в региональный политический совет партии.
9 сентября 2018 г. был избран депутатом Законодательного собрания Забайкальского края III созыва по Нерчинскому одномандатному округу №20 (баллотировался от "Единой России"), набрав 39,3% голосов.
С 2018 г. - член Совета Федерации РФ (сенатор) от Забайкальского края. 27 сентября 2018 г. краевое заксобрание наделило Сергея Михайлова полномочиями сенатора - представителя от законодательного органа власти региона начиная с 8 октября 2018 г. (вновь был наделен полномочиями 27 сентября 2023 г.).
Награжден медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (2023). Имеет благодарность правительства РФ (2023).
Почетный работник среднего профессионального образования РФ.
Заслуженный работник образования Читинской области.