Сергей Евгеньевич Трещёв родился 18 августа 1958 года в д. Александровке Становлянского района (ныне округа) Липецкой области. Окончил среднюю школу № 15 пос. Холмский Абинского района Краснодарского края (1975), техническое училище № 78 г. Москвы (1976, с отличием)  по специальности газоэлектросварщик, Московский энергетический институт (1982).

После службы в армии, с 1984 года работал мастером по энергооборудованию, затем инженером Завода экспериментального машиностроения НПО «Энергия». Участвовал в подготовке космонавтов и проведении эксперимента «Пилот». Испытывал модуль «Квант-2» в качестве испытателя, занимался технической подготовкой и бортовыми тренировками космонавтов, а также разработкой технической документации по этим вопросам. Отвечал за планирование подготовки космонавтов.

В мае 1992 года С. Е. Трещёв был зачислен в отряд космонавтов. С 5 июня по 7 декабря 2002 года совершил космический полет в качестве бортинженера ТК «Союз ТМ» и 5-й основной экспедиции МКС вместе с В. Корзуном и Пегги Уитсон. 26 августа 2002 года он выполнил выход в открытый космос продолжительностью 5 часов 21 минута. 

4 февраля 2004 года летчику-космонавту РФ Сергею Евгеньевичу Трещёву было присвоено звание Героя Российской Федерации с вручением медали «Золотая Звезда».

После ухода из отряда космонавтов в ноябре 2006 года Сергей Евгеньевич остался работать в 291-м отделе Летной службы РКК «Энергия».