Маючи за приклад свого батька та діда, Сергій виявив бажання проходити службу в бригаді тактичної авіації імені генерал-лейтенанта Василя Нікіфорова та літати на літаках Су-25. Попри молодий вік, на момент російського вторгнення в Україну, вже обіймав посаду командира авіаційної ланки 299-тої бригади тактичної авіаціїПовітряних сил ЗСУ. В боях з російським агресором проявив себе звитяжним воїном, достойним сином українського народу і гідним нащадком своєї родини військових льотчиків. З першого дня відбиття російського вторгнення в Україну, виконав 38 бойових вильотів у складних умовах протидії ворожих засобів ППО та винищувальної авіації, під час яких знищив більше ніж 20 ворожих танків, понад 50 бойових броньованих машин, 55 транспортних засобів, 20 цистерн з пальним та кількасот солдатів і офіцерів рашистів. Неодноразово уміло виводив авіаційну техніку з-під ракетних ударів ворога[3].
За мужність і патріотизм, проявлені під час захисту Батьківщини від російської агресії, Указом Президента України № 292/2022 від 2 травня 2022 року «Про відзначення державними нагородами України» був нагороджений орденом Богдана Хмельницького III ступеня.
14 травня2022 року, виконуючи бойове завдання під час вильоту з метою завдання удару по скупченню автомобільної та броньованої техніки окупантів у Запорізькій області в районі міста Гуляйполе, капітан Сергій Пархоменко героїчно загинув, до останнього залишаючись відданим та непохитним захисником українського народу[4].
Оскільки у регіоні, звідки був родом Сергій, на той час тривали бойові дії, в останню путь Героя провели 18 травня2022 року у м. Вінниці[5][6].
Залишилися батьки, дружина та син, який народився у березні 2022 року[9].
Нагороди
звання Герой України з удостоєнням ордена «Золота Зірка» (20 травня 2022, посмертно) — за особисту мужність і героїзм, виявлені у захисті державного суверенітету та територіальної цілісності України, вірність військовій присязі[10].
орден Богдана Хмельницького III ст. (2 травня 2022) — за особисту мужність і самовіддані дії, виявлені у захисті державного суверенітету та територіальної цілісності України, вірність військовій присязі[11].
Вшанування пам'яті
У Вінниці планують найменувати топонім на честь Сергія Пархоменка.[12]