У день повномасштабного вторгнення російських військ в Україну Сергій у складі зведеного загону прикордонників вибув для захисту й оборони Чернігова.
4 березня 2022 року під час обстрілу позицій він отримав поранення, несумісні з життям.
15 червня 2022 року Указом Президента України Сергія Литвяка нагороджено Орденом «За мужність» ІІІ ступеня, посмертно. Нагороду вручили дружині та доньці загиблого.
Наказом Голови ДПСУ майстер-сержанту Сергію Литвяку присвоєно військове звання «старший майстер-сержант», посмертно.
