Осенью 2006 года Сергей Мыльников был призван на срочную службу комиссариатом Чкаловского района города Екатеринбурга и направлен в учебную часть Еланского гарнизона. После прохождения учебы новоиспеченный боец оказался в танковом батальоне, дислоцирующимся во Владикавказе. Отслужив на Северном Кавказе по призыву полтора года, Сергей продолжил военную службу в Российской армии на контрактной основе.
В августе 2008 года, после нападения Грузии на Южную Осетию, в составе батальонной тактической группы, Сергей вместе с экипажем был направлен на помощь подвергшимся нападению южноосетинским жителям. При приближении к Цхинвалу бронированная колонна, в составе которой двигался танк сержанта Мыльникова, была атакована превосходящими силами противника.
В этих условиях командир батальона принял решение отходить навстречу российским войскам. Однако под ожесточенным огнем сделать это было невозможно. Грузины непрерывно атаковали.
В этих условиях танковый экипаж Мыльникова, отражая атаку превосходящих сил, уничтожил три бронеобъекта противника. Далее, в ходе боя в городе, уничтожил еще два танка и три бронемашины и обеспечил выполнение задачи поддерживаемой мотострелковой роты. Израсходовав весь боекомплект, сержант Мыльников вывел свой Т-72 из-под обстрела.
При этом, рискуя жизнью и лично управляя бронированной машиной, направил ее на атакующее пехотное подразделение грузинской армии численностью до 20 человек и обратил его в бегство.
Армейское командование, а затем и руководство России, высоко оценили действия уральского танкиста в сложной боевой обстановке. Указом Президента Российской Федерации в сентябре 2008 года за мужество и героизм, проявленные при выполнении воинского долга в Южной Осетии, сержанту Мыльникову Сергею Андреевичу присвоено звание Героя Российской Федерации с вручением знака особого отличия - медали "Золотая Звезда".
