Сергій Черненко пов’язав свою кар’єру з ПУМБ. Почавши роботу в Банку в 1997 році на посаді спеціаліста Центрального управління оцінки ризиків, в 2005 році він став начальником Центрального управління ризиків і входив до складу Правління ПУМБ. У лютому 2006 року Сергій Черненко був запрошений на позицію члена Наглядової Ради ПУМБ, яку займав до березня 2008 року. З вересня 2008 року – заступник голови правління ПУМБ. У квітні 2011 року Сергій Черненко призначений першим заступником голови правління, а в лютому 2012 року також зайняв посаду фінансового директора (CFO) ПУМБ.

У жовтні 2012 Наглядова Рада ПУМБ призначила Сергія Черненко головою Правління Банку.