Родился 2 марта 1950 года.
Сын легендарного нефтяника, Виктора Ивановича Муравленко.
В 1972г. окончил Тюменский индустриальный институт с квалификацией "горный инженер" по специальности "разработка нефтяных и газовых месторождений".
После окончания института работал на разработке нефтяного месторождения Самотлор участковым геологом.
Затем занимал должности начальника промысла, главного инженера и генерального директора производственного объединения "Юганскнефтегаз".
В 1987 году окончил Академию народного хозяйства при Совете Министров СССР.
В марте 1993 года распоряжением премьер-министра Виктора Черномырдина был назначен председателем Совета директоров и одновременно президентом АООТ "ЮКОС".
С момента создания нефтяной компании "ЮКОС" до середины 1994 года совмещал посты президента компании и главы акционерного общества "Юганскнефтегаз", однако затем оставил второй из них.
23 мая 1996 г. на годовом собрании акционеров ЗАО "Роспром" Сергей Муравленко был избран председателем Совета Директоров "Роспрома", который объединяет 30 предприятий и является промышленным холдингом группы Менатеп.
Член фракции Коммунистической партии Российской Федерации.
Депутат Государственной Думы избран в составе федерального списка кандидатов, выдвинутого Политической партией "Коммунистическая партия Российской Федерации".
Член Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии.
Является Действительным членом Академии горных наук.
Звание Почётного гражданина города Муравленко присвоено постановлением главы города от 7 сентября 1999 года. №343.