Родился 20 января 1957 года в Перми.
В 1979 году окончил факультет промышленного и гражданского строительства Тюменского инженерно-строительного института.
В 1983 году окончил факультет организаторов промышленного производства и строительства Горьковского инженерно-строительного института.
В 1991 году окончил Академию народного хозяйства в Киле (Германия).
С 1979 года по 1984 год работал мастером, затем прорабом, главным инженером, начальником строительно-монтажного управления №3 треста «Томскнефтестрой» ПО «Томскнефть».
В 1985-1987 годах — заместитель начальника НГДУ «Васюган – нефть» ПО «Томскнефть».
С 1987 года по 1994 год был управляющим трестом «Томскнефтестрой» ОАО «Томскнефть».
С 1994 года — генеральный директор ОАО «Томскгаз», ОАО «Томскгазпром».
В 1999-2004 годах — президент ОАО «Востокгазпром».
В августе 2004 года назначен на должность генерального директора ООО «Кубаньгазпром» (дочернего предприятия ОАО «Газпром»).
Сергей Жвачкин дважды избирался депутатом Государственной думы Томской области: во втором (1997-2001) и третьем (2001-2007) созыве.
7 февраля 2012 года президент РФ Дмитрий Медведев внес кандидатуру Сергея Жвачкина на пост губернатора Томской области. 15 февраля законодательная дума Томской области утвердила Сергея Жвачкина в этой должности.