Родился 31 июля 1947 года в Москве.
Семья Шило переехала в Макеевку в 1961 году, в связи с демобилизацией отца. Там же Сергей Иванович стал учеником слесаря, затем инструментальщиком 4 разряда на шахте «Ясиновская». Среднее образование получал одновременно с работой в вечерней школе, окончив её в 1965 году с серебряной медалью.
По окончании школы поступил на дневное отделение Таганрогского Радиотехнического института (сейчас — Технологический институт Южного федерального университета). Институт был им окончен в 1971 году с красным дипломом, и Сергей Иванович остался там же на кафедре радиотехнической электроники. В дальнейшем работал на таганрогском заводе «Виброприбор» инженером, а с 1973 по 1984 годы находился на выборной комсомольской и партийной работе.
Следующие пять лет — председатель исполкома Октябрьского района города.
Шило, находясь на партийной работе, в 1987 году с отличием окончил Ростовскую межрегиональную высшую партийную школу. Но в 1989 году территориальное деление города на районы было упразднено, и Сергей Иванович становится заместителем генерального директора НПО «Парус».
Весной 1990 года он возвращается в политику — избирается депутатом городского Совета народных депутатов, а осенью того же года возглавляет горисполком. С января 1992 года до самой смерти является руководителем города, меняя лишь названия должностей: глава Администрации, затем мэр и глава Администрации (совмещает должности по решению городской Думы)
Имеет более 50 научных трудов. Женат, имел сына, дочь и двух внучек.
Кроме вышеперечисленных должностей, являлся также:
30 октября 2002 года вечером на Сергея Шило было совершено покушение. Примерно в 20:10 выходя из машины, мэр и его водитель были обстреляны из газового пистолета, переделанного под боевой с глушителем. Это случилось прямо у подъезда дома, где жил Сергей Шило.
Услышав хлопки, житель первого этажа дома номер 51 по улице Гарибальди вместе с соседом вышел на улицу, где и обнаружил раненных мэра и водителя. Мэр получил два огнестрельных ранения в спину, его водитель три ранения. Оба были срочно доставлены в больницу. Около 22:30 мэр скончался от полученных ранений. Его водитель Иван Кислица перенес тяжелую операцию, однако скончался неделю спустя в больнице г. Ростова-на-Дону.
На месте преступления обнаружены гильзы калибра 5,6 мм, а в нескольких метрах от него и само оружие.
Уже на следующий день всем постам милиции был передан фоторобот убийцы: мужчина примерно 25 лет, ростом 170—175 см.
Сергей Шило был похоронен в Таганроге на «Аллее Славы» Николаевского кладбища..