Сергей Ткач родился 15 сентября 1952 года в городе Киселёвскe Кемеровской области. В школе увлекался тяжёлой атлетикой, даже достиг определённых успехов: стал чемпионом Киселёвска по поднятию штанги среди юниоров. Не раз был в призёрах первенства Кузбасса в данном виде спорта. Стал кандидатом в мастера спорта, но, повредив в ходе тренировки сухожилие на левой руке, потерял шансы добиться успехов в большом спорте.
Служил в рядах Советской армии, военно-учётная специальность — техник-геодезист. После службы был рекомендован на работу в милицию. Некоторое время учился заочно в Новосибирской спецшколе милиции МВД, однако не окончил её: на должности эксперта-криминалиста в Кемеровском РОВД допустил служебную фальсификацию и в 1979 году был вынужден написать рапорт об увольнении; существует версия, что Ткач мстил системе за несостоявшуюся карьеру.
В начале 1980-х годов после развода переехал в Украинскую ССР на постоянное место жительства — сначала в крымский посёлок Скворцово, где остались жить его родители, затем — в город Павлоград Днепропетровской области, намного позднее, в 2000 году — в Пологи Запорожской области; впоследствии получил прозвища «Павлоградский маньяк» и «Пологовский маньяк». Сменил много профессий, работал на железнодорожной станции, на нескольких шахтах, заводах и в колхозах.
Он совершил 37 доказанных убийств на территории Украины, включая Крым, причем его жертвами в основном становились маленькие девочки. Поймать Ткача пытались лучшие сыщики, а однажды к его поискам привлекли даже знаменитую ясновидящую Вангу. К моменту задержания убийцы за его преступления милиционеры успели отправить за решетку 11 человек.
Убийства с изнасилованиями в извращённой форме Сергей Ткач совершал с 1980 по 2005 годы на территории Крыма, Запорожской, Харьковской и Днепропетровской областей. В качестве жертв выбирал девочек и девушек от 9 до 20 лет, которых обычно выслеживал в лесопосадках вблизи железнодорожного полотна и автострад, считая, что подозрение падёт на какого-то приезжего. Перед убийством выпивал стакан водки с димедролом. Нападал сзади, пережимал сонную артерию и после убийства насиловал. Затем брал что-то на память: золотые украшения, помаду, зеркальце, сумочку или нижнее бельё жертвы.
Будучи знаком с оперативной практикой милиции, Ткач не оставлял следов на телах своих жертв: снимал с них все предметы одежды и обуви, на которых могли бы остаться отпечатки его пальцев, тщательно уничтожал улики, не оставляя на месте преступления окурков и объедков, затаптывал следы, пользовался презервативами, чтобы «не оставлять биологических следов». С места преступления уходил по шпалам, чтобы служебные собаки были не в состоянии взять след
Впервые Ткач совершил убийство в 1980 году в Симферополе — задушил и изнасиловал молодую девушку, затем сам позвонил в милицию, чтобы помочь коллегам по службе обнаружить труп. Дежурный по РОВД отказался назвать своё имя, и Ткач повесил трубку. «Так началась моя 25-летняя беготня…» — впоследствии рассказывал он.
31 октября 1984 года в городе Павлограде Днепропетровской области была убита 10-летняя Ольга Дмитренко. Её тело с признаками изнасилования и удушья было найдено 2 ноября на заброшенном маслозаводе. У девочки исчезла нотная тетрадь и часы.
13 февраля 1985 года была убита 8-летняя Ольга Шувалова. Родители видели, как школьница зашла в подъезд, но до квартиры так и не добралась. Тело девочки нашли в тот же день в подвале дома. Весной того же года в реке Волчья был обнаружен труп 20-летней девушки. Эксперт-криминалист установил, что убийца сначала задушил свою жертву, а потом изнасиловал.
В октябре 1987 года Ткач совершил изнасилование 11-летней Валентины Осининой в селе Варваровка и 17-летней девушки в Павлограде, в июне 1988 года — убийство 9-летней и изнасилование 12-летней девочки в городе Терновке, в апреле 1989 года было две 15-летние жертвы в Павлограде. 28 июля того же года 8-летняя Ольга Светличная поехала на велосипеде в магазин за хлебом и не вернулась, а под вечер в лесопосадке всего в 300 метрах от дома было обнаружено её тело. Этим же летом в августе Ткач совершил ещё одно убийство 9-летней девочки.
В 1990 году — снова 3 жертвы: две девочки убиты, одна изнасилована, в 1993 году — 4 убийства несовершеннолетних, в 1995 году — 3 убийства, в 1996 году — 2 убийства, в 1997 году — 3 убийства, в 1998 году — 2 изнасилования и 3 убийства, в 1999 году было обнаружено 2 тела.
В 1995 году совершил убийство в Харьковской области, где якобы оказался случайно на одном из вокзалов. На воспроизведении обстановки и обстоятельств события Ткач рассказал следователям, что, изрядно выпив, бесцельно шёл по тополиной аллее мимо кладбища и случайно встретил девочку.
В 2000 году супруга Сергея Ткача Людмила получила должность заместителя директора маслобойного завода в Запорожской области, куда они перебрались с семьёй. В 2003 году в городе Пологи Ткач совершил 1 изнасилование (Ирины Бодровой) и 1 убийство (15-летней Валентины Скуратовой). В 2004 году жестоко расправился с двумя девочками — Еленой Кирилловой и Юлией Литовченко.
Летом 2005 года появилась первая свидетельница, запомнившая, как выглядел преступник. 18-летней Ольге Топаловой одной из немногих удалось выжить после нападения, она потеряла сознание, Ткач решил, что она мертва. Девушка рассказала, что нападавший был с усами и приехал на велосипеде. По её описанию был составлен фоторобот предполагаемого преступника. После этого в Пологах были убиты ещё две школьницы: 14-летние Альбина Ноздрина и Марина Михалюк].
Последней жертвой Сергея Ткача стала дочь его соседа, 9-летняя Екатерина Харуджия. После убийства Ткач пришёл на её похороны. Убийство было совершено почти рядом с домом — на берегу местной реки, где девочка загорала со своими друзьями. Когда Харуджия пропала, нашёлся свидетель (местный житель и сослуживец Сергея Ткача), который сообщил в милицию о том, что видел, как тот купался с девочкой и её сверстницами.
По мнению днепропетровского следователя по особо важным делам Валерия Миргородского, который входил в следственную группу, созданную Генеральной прокуратурой Украины для расследования убийств, совершённых Сергеем Ткачом, самой большой сложностью был фактор давности. С 1980-х годов, когда в Павлограде были совершены первые убийства, на момент задержания Ткача прошла почти четверть века, и многие документы не сохранились. Сопоставляя явки с повинной, которые давал подозреваемый, с нераскрытыми уголовными делами, сохранившимися в архиве, следователи обнаружили, что по многим эпизодам дело даже не возбуждалось.
В частности, Ткач признался, что в одном из сёл Павлоградского района он убил девочку и закопал во дворе заброшенной хаты. Тогда в возбуждении уголовного дела по факту исчезновения ребёнка было отказано. Через 3 года, когда кто-то купил эту хату и начал во дворе строительство, её останки были найдены и опознаны. Но и тогда дело не возбудили: причину смерти определить уже было нельзя. Там же, в Павлограде, следственная группа не нашла и документальных следов ещё одного убийства: труп девочки, найденный в колодце теплотрассы через несколько месяцев после её гибели, милиция тоже не сочла криминальным.
За 2 года проживания в Крыму Ткач совершил, по его собственному признанию, 5 убийств. Но с 1980 по 1982 годы такие преступления не зарегистрированы, хотя убийца очень подробно описал, как задушил и изнасиловал девочку примерно лет восьми в селе Червоном, а потом присыпал землёй и ветками, как убивал девушек недалеко от вокзала, на плато в Симферополе и возле телецентра. Возможно, жертвы выжили после нападения преступника и просто не подавали заявлений в милицию. Убитые Сергеем Ткачом девушки могут также до сих пор числиться пропавшими без вести.
В Днепре, где он какое-то время жил и торговал на рынке кооперативными светильниками, преступник тоже оставил свой след — убил трёх девочек в жилмассивах Сокол и Победа. Но только по факту гибели одной из них — 16-летней студентки медучилища, которая, решив сократить дорогу, пошла через Лоц-Каменское кладбище, — было возбуждено уголовное дело. Оно так и не было раскрыто.
Сергей Ткач был арестован в своём доме на окраине города Пологи 5 августа 2005 года. Он встретил оперативников словами: «Я ждал вас 25 лет». Во время обыска в его доме были найдены женские зонтики, сумки, туфли, губные помады, детские тетради, куклы, украшения.
Будучи под следствием, он заявлял, что одним из стимулов убийств для него было желание доказать «полную профнепригодность оперативников».
Был осуждён в декабре 2008 года и приговорëн к пожизненному лишению свободы.
В 2018 году Сергей Ткач скончался в колонии от сердечного приступа. Несмотря на то что руководство колонии оповестило родственников Ткача о его смерти, тело маньяка никто, в том числе и его молодая жена, не забрал. Его похоронили в безымянной могиле на кладбище в Житомирской области.