დაიბადა 1928 წლის 14 იანვარს, ამბროლაურის რაიონ, სოფელ ჯვარისაში.

1949 წელს დაამთავრა თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფილოსოფიის ფაკულტეტი. 1949 წლიდან მუშაობდა ფილოსოფიის ინსტიტუტში, ხოლო 1963-2008 წლებში ხელმძღვანელობდა ამავე ინსტიტუტის თეორიული ფილოსოფიის განყოფილებას, რომელსაც საბჭოთა პერიოდში "დიალექტიკური მატერიალიზმის განყოფილება" ერქვა.

სერგი ავალიანი მეცნიერულ კვლევას ძირითადად ექვსი მიმართულებით აწარმოებდა: ონტოლოგია, გნოსეოლოგია, აქსიოლოგია, ბუნებისმეცნიერების ფილოსოფია, მეცნიერების ფილოსოფია ანუ ეპისტემოლოგია და ქართული ფილოსოფიის ისტორია.

მის ფილოსოფიურ მემკვიდრეობაში მთავარი ადგილი უჭირავს სამ ფუნდამენტალურ კონცეფციას: ფსევდოაბსოლუტურის თეორია, მეცნიერული ონტოლოგია და აქსიოლოგიის კონცეფცია.

სერგი ავალიანმა შეიმუშავა ფსევდოაბსოლუტურის თეორია და ჩამოაყალიბა დაკვირვებადობის პრინციპის (გნოსეოლოგიური) ინტერპრეტაცია. ამ ინტერპრეტაციის საფუძველზე მან ერთმანეთისგან გამიჯნა ცოდნა და რწმენა, მეცნიერება და მეტაფიზიკა. ამ პრინციპის მისეული ინტერპრეტაციის საფუძველზე შემოიტანა მეცნიერული ონტოლოგიის ცნება, რომელიც აბსოლუტური არსების ანუ სუბსტანციური არსის შესახებ მეცნიერებას წარმოადგენს.

1984 წელს სერგი ავალიანს მიენიჭა მეცნიერების დამსახურებული მოღვაწის წოდება. წიგნისათვის „ანტონ პირველი“1987 წელს გადაეცა ოქროს მედალი; 1998 წელს დაჯილდოვდა ღირსების ორდენით, ხოლო 2003 წელს ივანე ჯავახიშვილის მედლით; 2011 წელს მიენიჭა საქართველოს ეროვნული პრემიის ლაურეატის წოდება.

სერგი ავალიანი ავტორია მრავალი სამეცნიერო ნაშრომის,სახელმძღვანელოს და მონოგრაფიისა, მათ შორის:

ანტონ პირველი (ბაგრატიონი): ცხოვრება, მოღვაწეობა და ფილოსოფიური მსოფლმხედველობა, თბილისი: მეცნიერება, 1987.

მეცნიერული ონტოლოგია, თბილისი: 1994.

სიცოცხლის არსება: ისტორიულ-ფილოსოფიური გამოკვლევა, თბილისი, მერანი-3, 2000.

ტელეოლოგია, თბილისი: ლეგა, 2003.

მე-20 საუკუნის ნატურფილოსოფია, თბილისი: 2004.