Авдеев Сергей Васильевич в 1979 году окончил Московский инженерно-физический институт. После окончания МИФИ работал в НПО «Энергия». В 1986 окончил заочную аспирантуру МИФИ.
В 1987 году зачислен в отряд космонавтов НПО «Энергия». В 1989 закончил общекосмическую подготовку в ЦПК. В 1990-91 годах готовился к космическим полётам в группе. В 1991-92 годах проходил подготовку в качестве бортинженера второго экипажа ЭО-11. 17 марта 1992 года был дублером бортинженера КК «Союз ТМ-14» Александра Юрьевича Калери. В 1992 проходил подготовку в качестве бортинженера первого экипажа ЭО-12.
Всего совершил 3 космических полёта (на станцию «Мир»). Суммарный налет — 747 суток 14 часов 14 минут 11 секунд (мировое первенство), выходов в открытый космос — 10. Первый космический полёт совершил с 27 июня 1992 по 1 февраля 1993 год на КК «Союз ТМ-15» и ОК «Мир» в качестве бортинженера ЭО-12 вместе с Анатолием Яковлевичем Соловьевым и М. Тонини (совместная программа «Антарес», КНЕС, Франция). Второй космический полёт (ЭО-20) совершил вместе с Юрием Петровичем Гидзенко и Томасом Райтером (ФРГ) 3 сентября 1995 — 29 февраля 1996 года в составе двадцатой основной экспедиции на ОК «МИР». Время полёта 179 суток. Третий полёт в космос (ЭО-26,27 1998-1999, время полёта 379 суток) Сергей Васильевич совершил в составе экипажа Падалки Геннадия Ивановича и Батурина Юрия Михайловича 13 августа 1998 года по программе 26-й основной экспедиции на орбитальный комплекс «Мир».
Герой Российской Федерации, летчик-космонавт Российской Федерации, космонавт-испытатель отряда космонавтов ГКБ ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П.Королёва, 74-й космонавт России, 274-й космонавт мира. Является кандидатом в мастера спорта по легкой атлетике. Имеет 30 часов налета на учебном самолете Л-39, совершил 35 прыжков с парашютом. Кавалер Ордена Почетного Легиона, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.
Кандидат физико-математических наук, доцент, директор «Института радиационной физики микроэлектронных и биообъектов в космосе» МИФИ, президент Консорциума «Российские Речевые Технологии», член Попечительского Совета Ассоциации «Информатика мобильного общества».
В феврале 2005 года стал членом Региональной общественной организации «Объединение сотрудников и выпускников школы-интерната имени А.Н.Колмогорова».
При написании статьи использовались материалы с сайтов www.trinitas.ru, mir.cosmos.ru и www.space.hobby.ru.