Сергей Луганский родился 1 октября 1918 года в Алматы. В 1936 году был призван в Красную Армию и направлен по комсомольской путёвке в Оренбургскую военную авиационную школу лётчиков, после окончания которой, в 1938 году он служил в 14-й авиационной бригаде в Пскове.
В 1939-1940 годах младший лейтенант Луганский участвовал в советско-финской войне, за время которой он сделал 59 боевых вылетов и сбил 1 самолёт противника, за что был награждён орденом Красной Звезды. В первое время Великой Отечественной войны Сергей Луганский летал на ЛаГГ-3 на штурмовку войск противника, сбил 4 самолёта под Батайском и Ростовом-на-Дону, за что был награждён орденом Красного Знамени, и 4 самолёта под Белгородом, за что получил ещё один орден Красного Знамени.
14 сентября 1942 года капитан Луганский повёл в лобовую атаку восьмёрку ЛаГГ-3 против превосходящих сил противника, прикрывая переправу через Волгу для 13-й гвардейской стрелковой дивизии. Он пошёл на сближение с ведущим группы Me-109. Противник пытался уйти от столкновения, но Луганский ударом винта снёс стабилизатор «мессершмитта», и вражеский самолёт потерял управление и пошёл к земле. В дальнейшем капитан Луганский пересел на самолёт Як-1Б на Курской дуге и под Харьковом.
2 сентября 1943 года за 221 боевой вылет, 18 лично и 1 в группе сбитых самолётов противника капитану Луганскому Сергею Даниловичу было присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 1493).
В одном из боев Луганский отбил атаку вражеских истребителей на самолет Ил-2 известного лётчика-штурмовика Талгата Бегельдинова.
27 сентября 1943 года во время форсирования Днепра у села Мишурин Рог (Кировоградская область) войсками Степного фронта Сергей Луганский во главе эскадрильи прикрывал советские штурмовики. Его эскадрилья встретила у переправы группу Ju-88 и He-111 под прикрытием Me-109 и вступила в бой. Атака «юнкерсов» была отбита, однако к переправе прорвались «хейнкели». Луганский атаковал вражеский флагман и пропеллером снёс ему руль высоты, из-за чего тот потерял управление и рухнул на землю. Луганский смог благополучно приземлиться на повреждённом самолёте на своём аэродроме.
В июне 1944 года он был назначен командиром авиаполка. 1 июля 1944 года майор Луганский был награждён второй медалью «Золотая Звезда» (№ 1981). В Румынии, над Одером, он летал на именном самолёте-подарке комсомольцев Алма-Аты. Закончил боевой путь в Берлине.
К концу войны совершил 390 боевых вылетов, сбил лично 37 и 6 — в группе вражеских самолётов.
В 1949 году Сергей Луганский окончил обучение в Военно-воздушной академии, после чего служил на командных должностях в войсках ПВО. Ушёл в запас в 1964 году в должности генерал-майора авиации.
Написал книги «На глубоких виражах», «Небо остается чистым».Скончался 16 января 1977 года.
Похоронен в Алматы. Награды: две медали «Золотая Звезда» Героя Советского Союза, два ордена Ленина, два ордена Красного Знамени, Орден Александра Невского, два ордена Красной Звезды, медали, в том числе «За боевые заслуги»