Родился 2 июля 1935 года в Москве. В 6 лет перенёс перелом тазобедренного сустава, год провёл в гипсе.

В 1952 году окончил московскую школу № 110 с золотой медалью.

Летом 1952 года поступил на факультет электровакуумной техники и специального приборостроения МЭИ по специальности «Системы автоматического регулирования». Вспоминал, что главную роль в принятии решения идти учиться именно в МЭИ сыграла его бывшая ректор, супруга Маленкова Валерия Голубцова[3]. Окончил вуз в 1958 году, передает ДВ-РОСС со ссылкой на Википедию.

В 1958—1968 гг. работал в ОКБ Челомея заместителем начальника отдела, разрабатывал проекты крылатых и баллистических ракет, участвовал в создании систем приземления космических кораблей, ракеты-носителя «Протон». В 1959 году, через год после окончания института, вместе с руководителем КБ Челомеем и несколькими другими сотрудниками стал лауреатом Ленинской премии. Доктор технических наук. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 28 апреля 1963 года был удостоен звания Героя Социалистического Труда. Лауреат Ленинской премии, Премии Совета Министров СССР. Член ряда международных академий.

Впоследствии работал заместителем директора Института электронных управляющих машин (ИНЭУМ), заместителем генерального директора НПО «Электронмаш». В Москве проживал в Староконюшенном переулке, затем в особняке на Ленинских горах.

В конце 80-х решил уйти из инженерии в политологию.

В 1991 году был приглашён в Университет Брауна (США) для чтения лекций по истории Холодной войны, на которой специализировался[4]. Выбрал США в качестве постоянного места жительства и проживал в г. Провиденс, штат Род-Айленд, имел российское и американское (с 1999 года) гражданство[5]. Работал профессором Института международных исследований Томаса Уотсона Университета Брауна.

В интервью 2003 года упоминал, что, будучи в составе американской делегации, которая ехала в Гавану[когда?] на конференцию по карибскому кризису, оказался единственным, кому не дали кубинскую визу[6].[значимость факта?]

Смерть
Скончался 18 июня 2020 года в США[7].

Говоря о причине ухода супруга отметила, что Сергей Хрущёв скончался от старости. «Старость. В последнее время он чувствовал себя старым. Предки по мужской линии у него все жили очень коротко. Он уже давно не преподавал», — рассказала она[8]. Согласно заявлению представителя департамента здравоохранения штата Род-Айленд, причиной смерти стал выстрел в голову. Предположительно, Сергей Никитич покончил с собой[9]о[10]. 25 июня 2020 года вдова Сергея Хрущёва Валентина Голенко опровергла информацию, что причиной его смерти стало огнестрельное ранение в голову. «Не надо мне рассказывать все сплетни. Он умер, как дано в заключении, от старости. Он умер от старости. Он уже болел два года»,— сказала вдова Хрущёва[11].

25 июня 2020 года судмедэксперт Джозеф Венделькен сообщил, что Сергей Хрущёв умер от огнестрельного ранения в голову[12].

Личная жизнь
С первой женой — Галиной Шумовой (1934—2020)[13] — был разведён. Почти сразу после развода Хрущёв объявил, что у него есть любимая женщина в Душанбе — Ольга Борисовна Крейдик[14], у которой двое детей (Глеб и Елена Крейдик). Хрущёв перевез её с детьми в Москву, но через какое-то время они развелись. Вскоре Хрущёв женился на лучшей подруге Ольги — Валентине Николаевне Голенко, которая стала жить с ним в США[15]. Старший сын Никита, журналист и редактор «Московских новостей», умер 22 февраля 2007 года в Москве. Младший сын Сергей проживает в Москве.