Пионер Советского танкостроения. В 1929 году окончил Военно-техническую академию им. Ф. Э. Дзержинского в Ленинграде. Работал на Харьковском паровозостроительном заводе № 183 имени Коминтерна: конструктор, начальник механосборочного цеха, заместитель главного инженера. В октябре 1939 года утвержден в должности заместителя директора и главного инженера завода № 183. В 1930—1931 годах — руководитель сборки, разработки и испытаний танка Т-24. В 1932 году в должности начальника ОТК танкового отдела Т2 ХПЗ, принимает участие в выявлении и устранении недостатков в производстве танков БТ-2, БТ-5 и БТ-7. В 1933 году, совместно с Кучеренко Н. А., руководит «Высшей школой танковождения», созданной при военном представительстве Рабоче-Крестьянской Красной Армии на ХПЗ. В октябре этого же года принял участие в историческом пробеге пяти серийных танков БТ-5 по маршруту «Харьков — Москва», завершившемся на Красной площади. Махонин, С. Н. — организатор опытно-конструкторских работ по созданию танков БТ-7М, А-20, А-32 и А-34. Под его руководством в 1940-41 годах на заводе № 183 было развернуто производство танков Т-34. С ноября 1941 года С. Н. Махонин — главный инженер и первый заместитель директора Кировского завода в Челябинске, руководит развертыванием серийного производства танков КВ-1, КВ-1с, ИС-1, ИС-2, тяжелых самоходных артиллерийских установок на их базе, танков Т-34 и дизелей типа В-2. В 1949—1953, 1955—1957 годах — заместитель министра транспортного машиностроения СССР. В 1958—1965 годах — заместитель председателя Государственного комитета Совета Министров СССР по оборонной технике. Тогда были созданы и поставлены на серийное производство такие машины, как Т-10, Т-55, Т-62, Т-64 и БМП-1. Генерал-лейтенант-инженер, лауреат трех Сталинских премий (1943), кавалер двух орденов Ленина, ордена Красного Знамени, ордена Кутузова I-й степени, ордена Отечественной войны I-й степени, трех орденов Трудового Красного Знамени, двух орденов Красной Звезды и других государственных наград. Похоронен в Харькове.