Lukjanenko studierte Medizin in Alma-Ata und praktizierte lange Zeit als Psychiater. Seine Tätigkeit als Schriftsteller begann Anfang der achtziger Jahre mit der Veröffentlichung von Kurzgeschichten im monatlich erscheinenden „Uralski Sledopyt“ (Уральский следопыт) und bereits wenig später in englischer Sprache im sowjetisch-indischen Monatsmagazin „Sputnik Junior – Junior Quest“. Seine frühen Werke wiesen einen starken Einfluss von Robert A. Heinlein und Wladislaw Krapiwin auf; er etablierte sich recht schnell als professioneller Schriftsteller.
Heute lebt und arbeitet er als freier Autor in Moskau, zusammen mit seiner Ehefrau Sonja.
Ende September 2005 lief Wächter der Nacht – Nochnoi Dozor in den deutschen Kinos an – ein Film, der auf dem ersten seiner Wächter-Romane basiert. Er erreichte in Russland einen Einspielrekord von mehr als 15 Millionen US-Dollar. Im September 2007 startete in Deutschland die Fortsetzung Wächter des Tages – Dnevnoi Dozor, die in Russland über 30 Millionen US-Dollar einspielte und erneut den Einspielergebnisrekord brach.
Matthias Schwartz: Dr. Liveseys fantastische Diagnosen. Zum Wachen-Zyklus von Sergej Lukianenko, in: Quarber Merkur 103/104, Franz Rottensteiners Literaturzeitschrift für Science Fiction und Phantastik, Passau 2006, S. 105–124. ISBN 978-3-932621-91-8
Christian Endres: Trix Solier – Zauberlehrling ohne Fehl und Adel, in: Das Science Fiction Jahr 2011, herausgegeben von Sascha Mamczak, Wolfgang Jeschke und Sebastian Pirling, Heyne, München 2011, S. 1056–1057. ISBN 978-3-453-53379-0
Karsten Kruschel: Labyrinth der Spiegel/Der falsche Spiegel, in: Das Science Fiction Jahr 2012, herausgegeben von Wolfgang Jeschke, Sascha Mamczak und Sebastian Pirling, Heyne, München 2012, S. 371–375. ISBN 978-3-453-52972-4 (Online [1])
Lukjanenko bezieht in seinen Aussagen häufig eine Anti-Ukrainische Stellung. In Bezug auf die Euromaidan-Bewegung sagte er, dass eine erzwungene Änderung der nationalen Identität genau so schlimm wie eine erzwungene Geschlechtsumwandlung ist.[4]
Er hat Autoren, die die Euromaidan-Bewegung unterstützen, gedroht, dass er eine Veröffentlichung deren Bücher ins Russische verhindern wird.[5]
Des Weiteren hat er die Übersetzung seiner Bücher ins Ukrainische verboten.[6]
In einem Facebook-Post vom 23. Februar 2022 unterstützte er auch den Angriff Russlands auf die Ukraine und die Unterdrückung von Protestbewegungen in Russland durch Putin.[8] Im Oktober 2022 forderte der Journalist Anton Krasowski in einem Gespräch mit Lukjanenko, ukrainische Kinder, die sich negativ über Russland äußern, zu ertränken oder bei lebendigem Leibe zu verbrennen. Lukjanenko erwiderte, man solle die Kinder lediglich mit Gerten züchtigen.[9][10]