Народився 7 (за н. ст. 20) жовтня 1904 р. в сел. Короп (нині смт в Новгород-Сіверському р-ні Чернігівської обл., Україна) у родині шевця-чоботаря.
У 1923 р. добровольцем вступив до лав Червоної армії. У 1926 р. закінчив військово-теоретичну школу льотчиків у Ленінграді, у 1927 р. – першу військову школу льотчиків у Качі (АР Крим), у 1932 – командний факультет, а в 1936 – оперативний факультет Вищої військово-повітряної академії ім. М. Жуковського.
(зліва направо) Генерал-полковник авіації С. Руденко, генерал-полковник М. Малінін, генерал-полковник артилерії В. Козаков, 1944 р.
На фронтах Другої світової війни з червня 1941 р. Спочатку командував 31-ю авіаційною дивізією на Західному фронті; з листопада 1941 р. – військово-повітряними силами (ВПС) 20-ї армії; з грудня 1941 р. – командувач ВПС 61-ю армією; із січня 1942 р. – командувач ВПС Калінінського фронту; з квітня 1942 р. командував 1-ю оперативною авіагрупою Ставки Верховного Головнокомандувача, а з червня 1942 р. – заступник командувача ВПС Південно-Західного фронту. Із жовтня 1942 р. і до кінця війни командував 16-ю повітряною армією на Сталінградському, Донському, Центральному, Білоруському і 1-му Білоруському фронтах. Брав участь у Сталінградській і Курській битвах, у Білоруській, Варшавсько-Познанській, Східно-Померанській і Берлінській операціях, при цьому проявив високі організаторські здібності. 19 серпня 1944 р. «за вдале керівництво повітряною армією в боях з німецько-фашистськими загарбниками і проявленні при цьому мужність і героїзм» генерал-полковнику авіації Руденку Сергію Гнатовичу присвоєно звання Героя Радянського Союзу з врученням ордена Леніна і медалі «Золота Зірка».
Після війни С. Руденко обіймав керівні посади у ВПС СРСР, продовжуючи командувати 16-ю повітряною армією. З травня 1968 р. – начальник Військово-повітряної академії ім. Ю. О. Гагаріна, професор (1972 р.). Із серпня 1973 р. – воєнний інспектор-радник групи генеральних інспекторів Міністерства оборони СРСР. Кандидат у члени ЦК КПРС у 1961–1966 рр. Депутат Верховної ради РРФСР IV і V скликань. Депутат Верховної ради СРСР II і VI скликань.
25 серпня 1983 р. С. Руденко став Почесним громадянином м. Чернігів. У 1985 р. у видавництві «Міжнародні відносини» вийшла книга його спогадів «Крила перемоги». Проживав до своєї смерті, 10 липня 1990 р., у Москві. Похований на Новодівочому цвинтарі.
Меморизація:
На честь С. Руденка в смт Короп встановлено два пам’ятні знаки. У Москві встановлена меморіальна дошка на будинку 5/13 на Смоленській набережній.
Нагороди:
медаль «Золота Зірка» Героя Радянського Союзу (19.08.1944)
шість орденів Леніна (25.05.1936, 19.08.1944, 19.10.1964, 19.10.1984)
орден Жовтневої Революції (18.10.1974)
чотири ордени Червоного Прапора (23.11.1942, 08.04.1944, 03.11.1944)
два ордени Суворова І ступеня (06.04.1945, 29.05.1945) і один орден ІІ ступеня (08.02.1943)
орден Кутузова І ступеня (27.08.1943)
орден Вітчизняної війни І ступеня (11.03.1985)
орден «За службу Батьківщині у Збройних Силах СРСР» ІІІ ступеня (30.04.1975)
іноземні ордени і медалі