Сергей Гавриилович Тюленин родился 12 августа 1925 года в селе Киселеве Новосильского района Орловской области. В 1926 году Тюленины переехали в Краснодон, где отец Сергея поступил работать на шахту, семья состояла из 12 человек: отец, Гавриил Петрович, мать, Александра Васильевна, и десять детей. Сергей был самым младшим.
Тюленин начал учиться в школе №1 имени А. М. Горького, продолжал в школе имени К. Е. Ворошилова (ныне эта школа носит имя Сергея Тюленина). Вместе со школьными товарищами Виктором Третьякевичем, Любой Шевцовой и другими участвовал в художественной самодеятельности при клубе имени А.М.Горького. Кружковцы выступали на полевых станах, в нарядных шахт, в клубах.
После окончания семи классов Тюленин пытался поступить в летную школу в городе Ворошиловграде, выпускником которой был Гастелло, но не прошел по возрасту. Школьный товарищ Сергея Николай Камбулов, ставший впоследствии летчиком, вспоминал, как вместе бегали они на аэродром, ели из одного котелка вместе с летчиками, всеми силами юных душ завидовали покорителям воздушного пространства, мечтали стать такими, как Чкалов.
Мать Сергея, Александра Васильевна, рассказывала, что сын с начала войны работал на шахте №1-бис, потом на строительстве оборонительных рубежей, уже тогда собирал оружие.
С первых дней оккупации Сергей Тюленин с группой ребят боролся с фашистами, распространял листовки. Он вошел в штаб созданной организации, которая по его предложению была названа «Молодой гвардией». В ее рядах подпольщик Сергей Тюленин становится комсомольцем.
Штаб «Молодой гвардии» дает группе Тюленина ряд боевых заданий, с которыми она блестяще справляется. Отважная пятерка Сергея разгоняет за Шевыревкой скот, совершает нападение на вражеский обоз. В ночь с 6 на 7 ноября 1942 года молодогвардеец Сергей Тюленин с боевыми товарищами вывесил флаг на школе №4 имени К.Е.Ворошилова. Ночью 5 декабря Сергей Тюленин, Любовь Шевцова, Виктор Лукьянченко подожгли биржу труда.
В декабре 1942 года группа Тюленина составила ядро струнного кружка клуба имени А.М.Горького. Здесь вновь встретились школьные товарищи Люба Шевцова, Сергей Тюленин, Виктор Третьякевич, который руководил кружком. Работа в клубе освобождала молодежь от угона на работу в Германию.
В январе 1943 года Сергей переходит линию фронта. Во время боев на Каменско-Краснодонском направлении подпольщик попадает в плен. Бежит из-под расстрела и раненный в руку, 25 января возвращается в Краснодон. Через два дня по доносу предателя он был схвачен полицией.
«В конце января 1943 г. Соликовский и Захаров привели на очередной допрос Сергея. По свидетельству бывшего следователя полиции Черенкова, «он был изуродован до неузнаваемости, лицо покрыто синяками и распухло, из открытых ран сочилась кровь. Тут же вошли три немца и вслед за ними явился Бургардт (переводчик — А.Г.), вызванный Соликовским. Один немец спросил Соликовского, что это за человек, которого так избили. Соликовский объяснил. Немец, как разъяренный тигр, ударом кулака сбил Сергея с ног и кованными немецкими сапогами стал терзать его тело. Он со страшной силой наносил ему удары в живот, спину, лицо, топтал и рвал на куски его одежду вместе с телом. Вначале этой страшной экзекуции Тюленин подавал признаки жизни, но вскоре он умолк и его замертво выволокли из кабинета. При этом ужасном побоище беззащитного юноши присутствовал Усачев». Необычайная стойкость, бесстрашие и выдержка Тюленина бесили гитлеровцев и вызывали у них чувство бессилия и растерянности. Бывший начальник краснодонского жандармского поста Отто Шен на следствии признал, что «Тюленин держал себя на допросе с достоинством, и мы удивлялись, как могла у еще молодого человека выработаться такая крепкая воля. По-видимому, презрение к смерти породило в нем твердость характера. Во время пыток он не проронил ни слова о пощаде и не выдал никого из молодогвардейцев».
(Из книги Ф.М.Гордеева «Подвиг во имя жизни») 31 января семнадцатилетнего участника «Молодой гвардии» фашисты сбросили в шурф шахты №5. Похоронен в братской могиле героев на центральной площади города Краснодона.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 13 сентября 1943 года члену штаба подпольной комсомольской организации «Молодая гвардия» Сергею Гаврииловичу Тюленину посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.