В 1925 году Белавенец переехал в Москву и трижды побеждал или делил первое место в чемпионатах Москвы (1932, 1937 с Алаторцевым, 1938 со Смысловым). Третий призёр 11-го чемпионата СССР после Ботвинника и Котова. Вместе с Михаилом Юдовичем Белавенец вёл шахматный кружок в Московском дворце пионеров.
Из-за начала Великой Отечественной войны был прерван полуфинал чемпионата СССР в Ростов-на-Дону, в котором играл Белавенец. Он записался в ополчение и в 1942 году погиб на фронте под Старой Руссой, командуя взводом миномётчиков.
Дочь Сергея Белавенца Людмила — гроссмейстер ИКЧФ (1997), чемпионка мира по переписке (1984—1992). С 1985 года в Смоленске проводятся мемориалы Белавенца.
