Родился в станице Мекенская Грозненской области (ныне Чеченская Республика) 8 августа 1926 года в семье агронома и рабочей. Окончив 9 классов, получил профессию механика-тракториста. В 1943 году был призван в ряды Советской Армии. В Румынии 19-летний сержант Гладилин узнал о полной капитуляции и разгроме фашистских войск и вступил в состав 52 гвардейского минометного полка для борьбы с японскими захватчиками.
Весть о разгроме японских милитаристов встретил в китайском городе Фусинь.
За храбрость, стойкость и мужество Сергей Иванович Гладилин был награждён орденом Отечественной войны II степени, медалями «За Победу над Германией», «За Победу над Японией».