В Красной Армии с августа 1937г.

Окончил военное авиационное училище, возможно, Военно-морское авиационное училище им.Сталина (г.Ейск).

После окончания училища присвоено звание младший лейтенант. Направлен для продолжения службы в 316 отдельный разведывательный авиаполк Киевского особого военного округа.

22 июня 1941г. экипажи полка вели разведку в районе Владимир-Волынский.

24 июня с задания не вернулись два экипажа самолетов Як-4.

12 июля 1941г. один из экипажей вылетал на бомбардировку противника в район Юрово.

14 июля при разведке района Великая Степь, в воздушном бою экипаж полка сбил истребитель Ме-109 (Мессершмитт).

21 июля два экипажа вели разведку в районах Бердичев, Житомир. Один из них на свой аэродром не вернулся.

11 августа самолет Як-4 был сбит в районе Мошны.

13 августа полк вел разведку районов Белая Церковь, Звенигородка, Смела, Канев. Один Як-4 был сбит звеном истребителей Ме-110.

В первые месяцы войны полк потерял большую часть самолетов.

К октябрю 1941г. Сергей Ильич в составе 244 бомбардировочного авиаполка 6 резервной авиагруппы ВВС Брянского фронта. 

Командир полка майор Киселев Константин Семенович. Полк имел на вооружении 12 самолетов Пе-2, базировался на аэродроме Елец.

С 04 октября полк вел боевую работу  в районах Орел и Мценск.

В период с 04 по 07 октября полк потерял 4 самолета.

В списке потерь за 04 октября 1941г. летчики: младший лейтенант Полулях Сергей Ильич (был похоронен в с.Верхний Путимец Орловского р-на Орловской обл. под фамилией Рогулях),  младший лейтенант Ступаков Иван Дмитриевич; стрелки-бомбардиры: младший лейтенант Каргопольцев Николай Иванович и младший лейтенант Королев Аркадий Иванович; воздушные стрелки-радисты: младший сержант Евсеев Николай Иванович, сержант Дисилерма Иван Николаевич (был похоронен в с.Верхний Путимец, перезахоронен в братской могиле в с.Путимец Орловского р-на Орловской обл. из 73 похороненных в могиле- 29 безымянные), старший сержант Токаренко Иван Евсеевич.