Решив связать свою судьбу с авиацией, после окончания школы поступил на штурманский факультет в ВВМКУ им М. В. Фрунзе, перевелся в Военно-механический институт на отделение «Ракеты», но уже после первого курса отчислился из института.

В 1983 году поступил в ЛГИТМИК на актёрский факультет (курс народного артиста СССР Игоря Горбачева). Начиная со второго курса был занят в спектаклях Александринского театра. Параллельно обучался режиссуре у М. В. Сулимова.

Сергей Маховиков женат на актрисе Ларисе Шахворостовой. У супругов есть дочь, которая родилась 22 ноября 2002 года.