Космическая карьера Сергея Трещёва началась в марте 1992 года, когда он был зачислен в отряд космонавтов Научно-производсвтенного объединения «Энергия» (ныне — Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королёва, входит в состав Госкорпорации «Роскосмос»).
В свой космический полет Сергей Евгеньевич отправился 5 июня 2002 года в качестве специалиста полета на шаттле «Индевор» STS-111 и бортинженера 5-й основной экспедиции на МКС вместе с Валерием Корзуном (Россия) и Пегги Уитсон (США). В процессе экспедиции Сергей Трещёв выполнил один выход в открытый космос продолжительностью 5 часов 21 минута. 7 декабря 2002 года экипаж после 184-суточного полета благополучно возвратился на Землю на шаттле «Индевор» STS-113.
За мужество и героизм, проявленные при выполнении космического полета, С.Е. Трещёву было присвоено звание Героя Российской Федерации с вручением медали «Золотая Звезда».
Руководство Госкорпорации «Роскосмос», Центра подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина, отряд космонавтов и коллектив ЦПК поздравляют Героя России, летчика-космонавта РФ Сергея Евгеньевича Трещёва с днем рождения и желают ему крепкого здоровья, счастья и успеха во всех начинаниях!