Священномученик иерей Сергий Мечёв родился в Москве 17 сентября 1892 года в семье известного священника отца Алексия Мечёва (память 9 июня), настоятеля храма Святителя Николая в Кленниках на Маросейке. Батюшка отец Алексий очень любил своего сына Серёжу и желал иметь его своим преемником, но он не хотел оказывать на него давление и поэтому дал возможность сыну получить светское образование. В 1910 году Сергей окончил гимназию с серебряной медалью и поступил на медицинский факультет Московского Университета. Вскоре он перешёл учиться на словесное отделение историко-филологического факультета, которое окончил в 1917 году.
Во время войны в 1914 году Сергей Алексеевич работал на Западном фронте братом милосердия в одном из санитарных поездов. Там же он познакомился со своей будущей супругой, которая также трудилась сестрой милосердия.
Одновременно с учёбой в Университете Сергий Алексеевич принимал участие в работе студенческого богословского кружка имени святителя Иоанна Златоустого, организованного наместником Чудова монастыря епископом Арсением (Жадановским). На заседаниях кружка читались и обсуждались доклады на различные темы богословского характера.
В 1917 году была создана комиссия по сношению с гражданской властью Русской Православной Церкви. В число членов Комиссии вошёл и Сергей Алексеевич. В этот период ему пришлось часто бывать у Святейшего Патриарха Тихона, который очень его полюбил.
Решение принять священство было связано у Сергея Алексеевича с поездкой в 1918 году в Оптину пустынь, где он получил на это благословение старцев отца Анатолия и отца Нектария.
В 1919 году, по окончании историко-филологического отделения Московского университета, он был рукоположен во диакона, а затем во иерея. Рукополагал его в апреле 1919 года в Даниловском монастыре священномученик архиепископ Феодор (Поздеевский, память 10 октября).
Служил он рядом с отцом в храме на Маросейке. Этот приход называли «мирским монастырём», — имя в виду не монастырские стены, а паству-семью, связанную узами любви и единым духовным руководством. Послушание духовному отцу, очищение совести покаянием («сущность исповеди есть самопосрамление, исповедь есть страдание кающегося и сострадание ему священника», — говорил отец Сергий), частое причащение, ежедневные уставные службы (обедни на Маросейке начинались в 6 утра, и прихожане могли попасть на работу во время) — всё это создавало условия для подлинной духовной жизни. «Христианство не учение, а жизнь», — часто повторял отец Сергий.
После кончины своего отца батюшки Алексия 27 мая 1923 года, отец Сергий принял на своё пастырское попечение «покаянно-богослужебную семью», как он называл свой приход, и окормлял его до самой своей мученической кончины. «Вы мой путь ко Христу, как же пойду без вас», — писал он в 1930 году своим духовным чадам.
Богослужение отца Сергия отличалось от богослужений батюшки Алексия: в нём не было той растворённости в любви, того покаянного плача, но всё же оно было прекрасно: в нём была строгость, стройность, сосредоточенность. Проповеди его были насыщены волевым началом, так, что, слушая их, нельзя было оставаться только слушателем, а хотелось действовать. Духовных чад привлекала к нему его личность, пламенность веры, требовательная, чуткая и неподкупная совесть, отсутствие всяких поз, знание святоотеческого учения, и, наконец, доброта и отзывчивость.
Предвидя мученический подвиг отца Сергия, старец Нектарий Оптинский как-то так сказал своей духовной дочери о нём: «Ты знала отца Алексея? Его знала вся Москва, а отца Сергия пока знает только пол-Москвы. Но он будет больше отца».
После захвата обновленцами храмов, лишь единичные приходы в Москве сохранили верность Патриарху Тихону, в числе их были Даниловский монастырь и «Маросейка».
Отец Сергий был бескомпромиссный борец за чистоту Православия. После появления «Декларации» 1927 года, он не поминал митрополита Сергия (Страгородского), не принимал он и церковной молитвы за безбожников и богоборцев. В 1929 году батюшку арестовали и сослали; в 1932 году закрыли храм на Маросейке.
Батюшка был сослан на Север, в маленький городок Вологодской области Кадников. Там в 1933 году последовал повторный арест и осуждение на 5 лет лагерей: сначала на Кубенском озере на лесопилке, затем на реке Шелекса, затем в Усть-Пинеге. В 1935 году его переводят в Свирские лагеря, на Лодейное Поле, после этого — перевод под Рыбинск (станция Переборы), на строительство плотины.
В колонии на Шелексе батюшка сильно голодал. Его постоянно обкрадывали уголовные. Духовные дочери, приехавшие навестить его, заметили, что, несмотря на крайнее истощение, в нём исчезла всякая раздражительность, он стал очень мягким, не было ни единого упрёка.
В 1937 году батюшка освободился из лагеря. Он поселился в окрестностях города Калинин и работал в одной из поликлиник. Дома тайно совершал Литургию. К нему постоянно приезжали духовные дети, и он им писал письма: «... Молитесь Господу, просите Его, чтобы снял Он с вас тесноту, замыкание в себе», чтобы получили вы расширенное сердце!» — так он наставлял их.
В это время все единомысленные батюшке архиереи были в лагерях и ссылках. Он же в желании иметь архипастырский покров открыл одному епископу свою церковную позицию и нелегальное положение своей общины. Вскоре этот епископ был арестован: он предал отца Сергия, рассказав на суде то, что было ему открыто на духу как епископу. Отцу Сергию советовали скрыться в Средней Азии, но он отказался оставить своих духовных детей. Около года батюшка скитался без прописки. Летом 1941 года он с некоторыми духовными чадами скрытно проживал в деревне близ Тутаева. Там он каждый день служил Литургию. В связи с всеобщей подозрительностью, возникшей с началом войны, местные жители приняли их за немецких шпионов и выдали НКВД.
7 июля (н. ст.) 1941 года батюшку арестовали и поместили в Ярославскую тюрьму. После 4-х месяцев допросов и пыток, на которых он вёл себя очень мужественно, стремясь, чтобы никто из общины не пострадал, в ночь на 24 декабря 1941 года (6-е января 1942 г. н. ст.) батюшка был расстрелян в тюрьме Ярославского НКВД.
Причислен к лику святых Новомучеников и Исповедников Российских на Юбилейном Архиерейском Соборе Русской Православной Церкви в августе 2000 года для общецерковного почитания.