Сергей Васильевич Астраханцев родился 10 (23) сентября 1914 года в уездном городе Темников Тамбовской губернии Российской империи (ныне районный центр Республики Мордовия Российской Федерации) в семье рабочего Василия Александровича и домохозяйки Любовь Алексеевны Астраханцевых.

В 1921 году семья Астраханцевых переехала в посёлок Ташино (ныне — город Первомайск Нижегородской области). Здесь Сергей Астраханцев окончил семь классов школы, затем работал в паросиловом цехе Ташинского чугунолитейного завода учеником электромонтера. В 1933 году окончил 1 курс авиационного техникума в Горьком. До призыва в армию работал слесарем, затем диспетчером на заводе № 195 (ныне ОАО «Завод АИТ») в Саратове. В 1936—1938 годах Сергей Астраханцев проходил срочную службу в рядах Рабоче-крестьянского Красного Флота. Служил на Тихоокеанском флоте. После службы вернулся в Саратов.

В ряды Рабоче-крестьянской Красной Армии С. В. Астраханцев был призван Октябрьским райвоенкоматом города Саратова 28 августа 1941 год. В боях с немецко-фашистскими захватчиками с декабря 1941 года. Был ранен, лечился в госпитале. После выздоровления Сергея Васильевича направили на курсы младших лейтенантов. В октябре 1942 года младший лейтенант С. В. Астраханцев получил назначение в 367-й стрелковый полк 71-й стрелковой дивизии Волховского фронта. Принимал участие в оборонительных боях на реке Волхов. В декабре 1942 года 71-я стрелковая дивизия была передана 2-й ударной армии, в составе которой Сергей Васильевич участвовал в прорыве блокады Ленинграда (операция «Искра»). Затем на Ленинградском и Волховском фронтах участвовал в операции «Полярная Звезда». В боях под Ленинградом Сергей Васильевич прошёл путь от младшего лейтенанта до старшего лейтенанта и был назначен командиром 7-й стрелковой роты 3-го батальона.

В конце апреля 71-я стрелковая дивизия была выведена в резерв и после пополнения в июле 1943 года была передана 27-й армии сначала Степного, затем Воронежского фронтов. В её составе старший лейтенант С. В. Астраханцев принимал участие в Белгородско-Харьковской операции Курской битвы.

Во время наступления на Харьковском направлении 8 августа 1943 года в районе деревни Шевченково Великописаревского района Сумской области подразделения 367-го стрелкового полка были атакованы немецкой пехотой и танками и вынужденно перешли к обороне. На участке 3-го батальона, не имевшего противотанковых средств, немецкую пехоту поддерживали три Т-6 «Тигр». Видя замешательство батальона, старший лейтенант С. В. Астраханцев со своей ротой, находившейся до этого в резерве, пошёл в контратаку. Дав приказ стрелкам отсекать пехоту, сам старший лейтенант Астраханцев с единственным противотанковым ружьём выдвинулся вперёд и точным огнём подбил 2 немецких танка, однако третий «Тигр» гусеницами смял его огневую позицию.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 25 августа 1944 года за образцовое выполнение заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчикам и проявленные при этом отвагу и геройство старшему лейтенанту Астраханцеву Сергею Васильевичу присвоено звание Героя Советского Союза посмертно. Он похоронен в братской могиле в селе Братеница Великописаревского района Сумской области Украины.

В-Писаревский РК КПУ