16 травня 2022 року Сергій Мержій був призваний на військову службу за призовом під час мобілізації до Державної прикордонної служби України.

За час проходження військової служби сержант Сергій Мержій зарекомендував себе військовослужбовцем з високими професійними якостями. Брав участь в охороні та обороні державного кордону України в межах Чернігівської області, яка весь час перебуває під ворожими обстрілами.

02 жовтня 2024 року прикордонник ввійшов до складу прикордонної комендатури швидкого реагування 105 прикордонного загону Державної прикордонної служби України.

З 18 по 28 жовтня 2024 року сержант Сергій Мержій у складі прикордонної комендатури швидкого реагування проходив бойове злагодження підрозділу в 242 загальновійськовому навчальному центрі поблизу н.п. Гончарівське Чернігівського району Чернігівської області.

З 18 листопада 2024 року сержант Сергій Мержій виконував бойові завдання на ділянці відповідальності 3 прикордонного загону Державної прикордонної служби України на Харківському напрямку, перебуваючи в оперативному підпорядкуванні 1 бригади оперативного призначення «Буревій» Національної гвардії України.

30 січня 2025 року сержант Сергій Мержій для виконання бойових завдань зайшов на вогневу позицію «Сігма-1» спостережної позиції «Тигр» в районі н.п. Колісниківка Куп’янського району Харківської області.

В період з 30 січня по 15 лютого 2025 року противник здійснював численні артилерійські, мінометні обстріли спостережної позиції «Тигр», а також наносив удари FPV-дронами та здійснював скиди по позиції невстановлених вибухових пристроїв з безпілотних літальних апаратів. Не дивлячись на систематичний вогневий вплив противника, сержант Сергій Мержій разом зі своїми побратимами продовжували виконувати поставлені задачі та не допускали просування противника в напрямку спостережної позиції «Тигр».

15 лютого 2025 року противник проводив штурмові дії силами двох бойових груп без підтримки техніки однією хвилею на вогневу позицію «Сігма-1» в напрямку спостережних позицій «Тигр» та «Черепаха» в районі н.п. Колісниківка Купянського району Харківської області. По противнику наносилось вогневе ураження з безпілотних літальних апаратів, стрілецької зброї та вогнем артилерії.  Противник успіху не мав, втрати позиції не відбулося. Втрати ворога склали: безповоротні 6 військовослужбовців.

На жаль, в ході відбиття штурму, сержант Сергій Мержій отримав поранення несумісні з життям та загинув на місці.

За особисту мужність і самовіддані дії, виявлені у захисті державного суверенітету та територіальної цілісності України, вірність військовій присязі сержант Мержій Сергій Вікторович нагороджений медаллю «За військову службу Україні» (посмертно).