В 2016–2017 годах – заместитель командира 104-го гвардейского десантно-штурмового полка. В 2017-2021 годах – заместитель командира 31-й отдельной гвардейской десантно-штурмовой бригады (штаб бригады – в городе Ульяновск).
С августа 2021 года – командир 331-го гвардейского парашютно-десантного ударного Костромского полка (город Кострома). Был участником российской военной операции, проводимой в Сирии против международных террористических организаций.
В январе 2022 года в составе миссии Организации договора коллективной безопасности был переброшен во главе своего подразделения в Казахстан, где в течение 10 суток охранял ТЭЦ в Алма-Ате.С 24 февраля 2022 года полк под его командованием был задействован в начавшейся в этот день специальной военной операции российских Вооружённых сил по защите Донецкой и Луганской Народных Республик.
Полк под его командованием принимал участие в рейде на город Киев с севера, в том числе в операции по занятию аэродрома в Гостомеле. Погиб в бою 15 марта 2022 года.
Указом Президента Российской Федерации («закрытым») от марта 2022 года за героизм, мужество и отвагу, проявленные при исполнении воинского долга, гвардии полковнику Сухареву Сергею Владимировичу присвоено звание Героя Российской Федерации (посмертно).