Родился 22 августа 1960 года в городе Алагир Северо-Осетинской АССР. В 1983 году окончил Каспийское высшее военно-морское училище имени С. М. Кирова по специальности "инженер-штурман", в 1995 году — Военно-морскую академию имени адмирала флота Советского Союза Н. Г. Кузнецова, в 2004 году — Военную академию Генерального штаба Вооруженных Сил РФ.

В 1983 году Меняйло был назначен командиром штурманской боевой части на базовом тральщике Кольской флотилии Северного флота. С 1986 года — командир базового тральщика БТ-22. Позднее получил назначение командиром морского тральщика "Контр-адмирал Власов". В 1995 году был назначен начальником штаба — заместителем командира соединения кораблей Каспийской флотилии. С 1998 года — командир соединения кораблей охраны водного района. В 2004 году назначен начальником штаба — первым заместителем командира Новороссийской военно-морской базы, а в 2005 году — командиром Новороссийской военно-морской базы Черноморского флота. В 2007 году Сергею Меняйло присвоено воинское звание вице-адмирал. 30 мая 2009 года он был назначен заместителем командующего Черноморским флотом РФ.

22 декабря 2011 года Меняйло был освобожден от занимаемой должности заместителя командующего Черноморским флотом и уволен с военной службы в запас вооруженных сил РФ. 

14 апреля 2014 года президент России Владимир Путин заявил, что назначает Сергея Меняйло исполняющим обязанности губернатора Севастополя.