Сергей Полежайкин родился 14 сентября1920 года в селе Старые Турдаки (ныне — Кочкуровский районМордовии). После окончания неполной средней школы проживал и работал в Андижанской областиУзбекской ССР (по другим данным — лишившись отца, Сергей Полежайкин переехал к сестре в Шелангер Марийской АССР, где по окончании 7 классов и до 1939 года работал на пункте «Заготзерно»[3]). В 1940 году Полежайкин был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию. В 1943 году он окончил Рязанское военно-автомобильное училище. С мая того же года — на фронтах Великой Отечественной войны[4].
К октябрю 1944 года гвардии старший лейтенант Сергей Полежайкин был офицером разведки 1-го гвардейского отдельного мотоциклетного полка 5-й гвардейской танковой армии1-го Прибалтийского фронта. Участвовал в сражениях на территории Литовской ССР. 10 октября 1944 года Полежайкин во главе разведгруппы переправился через реку Данге в районе Мемеля и прошёл во вражеский тыл, перерезав шоссейную и железную дороги между городами Кретинга и Мемель. В боях за удержание позиций Полежайкин погиб. Похоронен в Кретинге[4].
Герои Советского Союза — наши земляки. Государственный архив аудиовизуальной документации Республики Марий Эл. Дата обращения: 4 ноября 2015. Архивировано из оригинала 4 ноября 2015 года.
Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1988. — Т. 2 /Любов — Ящук/. — 863 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-203-00536-2.