Сергій Віконтович Астахов (прізвище при народженні — Козлов) народився 28 травня 1969 року в селі Червоний Лиман Воронезької області в сім'ї військовослужбовця. У 1986 році закінчив середню школу в селищі Монгохто Ванінського району Хабаровського краю.
У 1989 році, після проходження військової служби в лавах Радянської армії (два роки служив в танковій дивізії під Нижнім Новгородом), вступив на акторське відділення Воронезького державного інституту мистецтв, який закінчив в 1995 році.
З 1993 по 1996 роки — актор Воронезького камерного театру.
У 1999 році переїхав з Воронежа до Москви, де, змінивши прізвище на більш благозвучне (дівоче прізвище матері) — Астахов, працював в театрах «Et Cetera» та «Сатирикон».
У 2009 році прийняв запрошення художнього керівника Московського драматичного театру імені К. С. Станіславського Олександра Галибіна зіграти роль Гектора в новій постановці «Троянської війни не буде» за п'єсою Жана Жироду. Також грає Роберта в антрепризі «Не будіть сплячого собаку» (за твором англійського драматурга Джона Бойнтона Прістлі), поставленої режисером Ольгою Шведової.
У 2011 році брав участь в реаліті-шоу Першого каналу « Спеціальне завдання» і дійшов до фіналу (4-е місце), за підсумками проєкту нагороджений медаллю «За зміцнення бойової співдружності».
У липні 2014 року знявся в гучному рекламному ролику пива «Сибірська корона» разом з американським актором Девідом Духовни.