Родился 5 октября 1947 г. в пос. Шершни Челябинской области (ныне – район Челябинска) в семье бухгалтеров.

В 1973 г. заочно окончил факультет механизации сельского хозяйства Башкирского сельскохозяйственного института (ныне – Башкирский государственный аграрный университет, Уфа) и Высшую школу тренеров при Государственном центральном институте физической культуры (ныне - Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма, Москва).

Играл в хоккей на позиции защитника. В 1966-1970 гг. выступал за челябинский "Буревестник". В 1970 г. получил приглашение в уфимский "Салават Юлаев", в составе этого клуба играл до 1977 г. В 1974-1975 гг. проходил воинскую службу, выступая за СКА (Куйбышев, ныне – Самара).
Завершил карьеру игрока в 30 лет. После окончания Высшей школы тренеров в 1979 г. вернулся в "Салават Юлаев", работал сначала в качестве селекционера, затем – второго тренера. В 1987-1990 гг. занимал пост главного тренера уфимского клуба.
В 1990-1999 гг. работал в штабе тольяттинской "Лады" помощником главного тренера Геннадия Цыгурова. В первый же год работы этих специалистов команда попала в Высшую лигу. Впоследствии под руководством Цыгурова и Михалева хоккеисты "Лады" добились главных успехов в истории клуба: дважды выиграли чемпионат Межнациональной хоккейной лиги (1993/1994, 1995/1996) и стали обладателями Кубка Европы (1997). В 1994 г. "Лада" стала первым немосковским клубом, выигравшим чемпионат России.
В 1999-2005 гг. Михалев возглавлял череповецкую "Северсталь". В этот период клуб дважды выигрывал медали чемпионата России: бронзу в сезоне 2000/2001 гг. и серебро в 2002/2003 гг.
В ноябре 2005 г. Сергей Михалев вернулся на пост главного тренера "Салавата Юлаева". В 2006 и 2007 гг. уфимский клуб проигрывал в 1/4 финала плей-офф чемпионата страны. В сезоне 2007/2008 гг. "Салават Юлаев" впервые в истории победил в регулярном первенстве, а затем, переиграв в финале плей-офф ярославский "Локомотив", стал чемпионом России. В следующем сезоне уфимские хоккеисты проиграли в первом раунде плей-офф, после чего Михалев был уволен с поста главного тренера.
Осенью 2009 г. возглавил нижегородское "Торпедо", однако после четырех поражений в шести матчах был отправлен в отставку. В 2011 г. в течение нескольких месяцев был главным тренером "Салавата Юлаева".
Сергей Михалев работал не только с клубами, но и со сборными России. В 1989 г. студенческая хоккейная команда СССР под его руководством одержала победу на зимней Универсиаде в Софии (Болгария). Михалев также выигрывал серебряные медали чемпионатов мира с юниорской (2000) и молодежной (2006) сборными России. В 2002 г. был помощником главного тренера национальной сборной.
В 2009-2014 гг. Сергей Михалев работал спортивным директором и генеральным менеджером "Лады" (2011, 2013). В феврале 2015 г. занял в "Салавате Юлаеве" пост помощника генерального директора, вошел в состав правления уфимского клуба.
В 2013 г. был избран депутатом Думы городского округа Тольятти.
Погиб в автокатастрофе 21 апреля 2015 г. возле города Аша Челябинской области, возвращаясь с похорон хоккейного тренера Валерия Белоусова. Похоронен в Тольятти.

Награжден медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (1996).

Заслуженный тренер РСФСР (1987). В 2014 г. был включен в Зал славы российского хоккея.

Автор книги "Тренер золотой мечты" (2008).

Был женат, у него остались дочь и двое сыновей.

Михалев, Сергей Михайлович