Сергей Богданович Семак родился в селе Сычанское, расположенном под Ворошиловградом (сейчас — Луганск) на Украине, в многодетной семье. К радости родителей, юный Семак блестяще учился в школе, проявляя талант в точных науках и, конечно, на уроках физкультуры. Мечта играть в футбол была так велика, что Сергей приехал в луганский спортинтернат на год раньше положенного срока — и, к сожалению, не был принят из-за возраста. Со второй попытки пробиться удалось — несмотря на невысокий рост и небольшой вес, тренеры решили взять Семака. Правда, юному футболисту пришлось серьёзно работать над недостатками. Закалённый таким образом характер сделал из Сергея настоящего лидера команды, а вкупе с серьёзной работой над школьными заданиями позволил будущей звезде сборной России получить и первую золотую медаль — за учёбу в школе.

В 16 лет Семак приехал с луганской командой в Москву, был тут же замечен Константином Бесковым и сначала оказался в «Асмарале», а затем — в ЦСКА. Через месяц после дебюта за основу армейского клуба Семак забил свой первый гол, а меньше чем через год, в 19 лет, стал самым молодым капитаном команды в истории российского футбола. Фактически пройдя весь путь футболиста — от игрока школы до капитана, Сергей Семак стал главной звездой ЦСКА на много лет вперед. В 2002 и 2004 он дважды получал главный приз армейского общества «Золотая подкова», а в 2003 удостоился аналогичной бронзовой награды.

В 2005 году Семак был вынужден покинуть расположение армейцев: Сергей принял предложение одного из французских топ-клубов — «Пари Сен-Жермен». В этом же году ему было присвоено звание Заслуженного мастера спорта. Дела в Париже у полузащитника не сложились, и, сделав шаг назад, Семак сделал два шага вперёд: вернувшись в Россию, сначала стал лидером «Москвы», а затем привёл казанский «Рубин» к первому в истории татарстанского клуба титулу чемпионов России.

В 2007, преодолев планку в 100 забитых в чемпионатах России мячей, вошел в Клуб 100 российских бомбардиров газеты «Спорт-Экспресс» и Клуб Григория Федотова.

В 2008 году вернулся в сборную страны, где стал капитаном команды, завоевавшей бронзовые награды чемпионата Европы. Входит в Клуб Игоря Нетто (для игроков, сыгравших более 50 матчей за сборную России).

В августе 2010 года подписал контракт с «Зенитом».