Родился 22 августа 1960 года в городе Алагире, Северная Осетия.
В 1983 году окончил штурманский факультет Каспийского высшего военно-морского Краснознаменного училища им. С. М. Кирова по специальности «инженер-штурман». В 1995 году — Военно-морскую академию им. адмирала Флота Советского Союза Н. Г. Кузнецова. В 2004 году — Военную академию Генерального штаба Вооруженных сил РФ.
С 1983 года служил в Кольской флотилии Северного флота.
С 1986 года был командиром базового тральщика БТ-22. С 1991 года — морского тральщика «Контр-адмирал Власов».
С 1995 года служил в Каспийской флотилии начальником штаба 106-й бригады кораблей охраны водного района, город Каспийск.
С 1998 года был командиром 73-й бригады кораблей охраны водного района, Астрахань.
В 2004 году назначен начальником штаба Новороссийской военно-морской базы Черноморского флота. В 2005 году стал ее командиром.
В августе 2008 года командовал корабельной группировкой в районе боевых действий в ходе операции по принуждению Грузии к миру.
В 2009-2011 годах служил заместителем командующего Черноморским флотом.
В 2011 году ушел с военной службы в запас.
В 2014 году Сергей Меняйло участвовал в формировании отрядов самообороны в Крыму. Тогда же возглавил предприятие «Крымские морские порты». В том же году назначен и.о. губернатора Севастополя. С того времени состоит в крымском региональном штабе Общероссийского народного фронта.
9 октября 2014 года Сергей Меняйло был избран губернатором Севастополя депутатами Заксобрания. Одновременно возглавлял правительство Севастополя. В 2016 году освобожден от должности.
В 2016-2021 годах работал полномочным представителем президента РФ в Сибирском федеральном округе.
В 2016-2021 годах — член Совета безопасности РФ.
9 апреля 2021 года указом президента РФ Сергей Меняйло назначен врио главы Республики Северная Осетия — Алания.
19 сентября 2021 года депутаты парламента Северной Осетии — Алании избрали главой республики Сергея Меняйло.
Вице-адмирал. Член Совета при президенте РФ по стратегическому развитию и национальным проектам. Член президиума Государственного совета РФ.
Награжден орденами «За заслуги перед Отечеством» IV степени с мечами, Александра Невского, Почета, «За военные заслуги», медалью «За боевые заслуги», именным огнестрельным оружием, именным морским кортиком.