Concourant pour l'URSS dès le début des années 1980, Sergey Malchenko monte sur la deuxième marche du podium des Championnats d'Europe 1986, derrière son compatriote Igor Paklin, avec un saut à 2,31 m[1]. Il remporte par ailleurs en 1990 la Finale du Grand Prix d'Athènes avec 2,34 m.
Ses records personnels, établis lors de la saison 1988, sont de 2,38 m en plein air à Banská Bystrica et 2,36 m en salle à Moscou.