Сергей Никифорович Василенко родился 18 (30) марта 1879 года в Москвев семье управляющего имениями.
В 1882 году их семья перебирается в деревню Царёвка (ныне Долгоруковский район Липецкой области), но за ними остаётся московская квартира. В книге "Воспоминания" Василенко писал о своих впечатлениях от первой поездки в деревню с матерью: как удивило его кваканье лягушек, шум деревьев и вся сельская округа. "Я приезжал туда с мамашей в конце мая. Мне все там нравилось, начиная с дороги. От Ельца ехали на лошадях, день склонялся к вечеру. По бокам дороги тянулись поля ароматной ржи, цветущей, дышащей мёдом гречихи; проезжали через темные, покрытые кустарником балки (овраги); в них журчали ручьи, кричали коростели и стонали лягушки. Осторожно спускались к мельничной плотине, где таинственно поблескивала заснувшая река. От всего я был в восторге" (с.44-45).
В 1882 году был отдан в 1-й класс гимназии Креймана, где пробыл только один год.
После получения среднего образования он, по желанию отца, в 1891 году поступил на юрилический факультет Московского университета, который окончил в 1896 году с дипломом 1-й степени. Первоначально занимался уголовным правом (судебной медициной). На последнем курсе университета Василенко принял решение "сменить юридическую карьеру на музыкальную" и поступить в консерваторию. По словам Василенко, "Легонин был необычайно поражён, более того, он, вероятно, решил, что я сошёл с ума…".
Музыкой серьёзно обучаться начал с 1888 года, стал брать частные уроки у Ричарда Ноха, затем — у А.Т.Гречанинова (теория музыки), Г.Э.Конюса (композиция) и Сергея Протопопова (гармония). Встреча с Петром Ильичом Чайковским оставила большое впечатление и он в 1895 году поступил в Московскую консерваторию. В мае 1901 года он её окончил с золотой медалью (по классам контрапункта и фуги у С.И,Танеева, композиции у М.М.Ипполитова-Иванова и дирижирования у В.И.Сафонова).
Путешествует по Турции, Италии, Австрии, Швейцарии, Франции, посещает Германию, Голландию, Норвегию, Египет.
В 1903—1905 годах был дирижёром Московской частной русской оперы С..Мамонтова. В 1907 году организовал при ИРМО общедоступные Иторические концерты и в течение десяти лет дирижировал ими. В том же 1907 году получил место профессора инструментовки и композиции в Московской консерватории, работал на этой должности до самой смерти (с перерывом в 1941—1943 годах).
С 1918 года организатор и руководитель общедоступных концертов и концертов-лекций в Москве, в 1925 году принимал участие в организации радиотрансляций классической музыки. В 1938 году в Ташкенте работал над созданием первой узбекской оперы "Буран". За годы работы в Московской консерватории воспитал ряд известных музыкантов, среди которых А.В.Александров, А.Н.Александров,Н.С.Голованов и многих других.
В 1939 году присвоено звание "Народный артист Узбекской ССР".
В 1940 году присвоено звание "Народный артист РСФСР".
В 1947 году присвоена Сталинская премия 1 степени.
С. Н. Василенко умер 1 марта 1956 года. Похоронен в Москве на Введенвоском кладбище.
Музыка к фильмам:
Оперы и оппереты: