Родился 18 февраля 1944 года в Брянской области. В 1965 году окончил Авиационно-техническое училище гражданской авиации города Омска. Работал авиационным техником в аэропорту Тюмени.
3 сентября 1972 года призван в ряды Вооруженных Сил. Проходил службу в 708 военно-транспортном авиационном полку (Азербайджан).
В Республику Афганистан прибыл в сентябре 1986 года на должность бортового авиатехника по десантному оборудованию 1 эскадрильи 50 отдельного смешанного авиационного полка (в/ч пп 97978) ВВС 40 армии. Старший лейтенант Андреенко совершил несколько десятков боевых вылетов над территорией воюющей страны.
29 ноября 1986 года в составе экипажа самолета Ан-12 выполнял задание по перевозке группы военнослужащих и служащих СА с аэродрома Кабула (главного города государства) в населенный пункт Джелалабад (административный центр провинции Нангархар). Во время полета воздушное судно поразила зенитная ракета мятежников. Сергей Иванович погиб.
Он награжден орденом Красной Звезды (посмертно).
Похоронен на Червишевском кладбище Тюмени. Его имя увековечено на мраморной плите монумента погибшим в Афганистане воинам-интернационалистам Тюменской области, ХМАО-Югры, ЯНАО мемориального комплекса павшим защитникам Отечества в сквере Губкина столицы региона (интернет-проект afgan.ru: «АНДРЕЕНКО Сергей Иванович»).