Сергей Шаргунов родился 12 мая 1980 года в Москве, в семье известного священника, преподавателя Духовной Академии Александра Шаргунова.
Выпускник МГУ им М.В. Ломоносова (2002) по специальности журналист-международник.
В 1998-99 годах работал в Думской комиссии по расследованию событий осени 1993 года.
С 19 лет начал печататься в журнале «Новый мир», в котором выходила не только его проза, но и его критические статьи. С тех пор начал печататься во многих «толстых» литературных журналах.
В 21 год стал лауреатом премии «Дебют» за повесть «Малыш наказан». Свои премиальные Шаргунов перечислил на адвокатов писателя Эдуарда Лимонова, в то время сидевшего в тюрьме.
С 2002 по 2003 год работал в «Новой газете» спецкором в отделе расследований у Юрия Щекочихина. С 2003 по 2007 работал обозревателем в «Независимой газете», где вёл литературный проект «Свежая кровь», на страницах которого впервые и неоднократно печатались многие молодые писатели.
С 2012 года — главный редактор портала «Свободная пресса».
С 2013 года является колумнистом радиостанции «Коммерсантъ FM», с лета 2014 года ведущий на радиостанции «Эхо Москвы».
С сентября 2015 года — ведущий общественно-политического ток-шоу «Процесс» на телеканале «Звезда».
Как журналист находился в зоне боевых действий в Южной Осетии в 2008 и в Донбассе в 2014 годах.
Сергей Шаргунов — лауреат премий: «Дебют», «Эврика», Государственной премии Москвы, итальянских премий «Arcobaleno» и «Москва-Пенне», Горьковской литературной премии, дважды финалист премии «Национальный бестселлер».
Книги Сергея Шаргунова переведены на итальянский, английский и французский языки.
Воспитывает сына Ивана.