Степан Брюханов начал боевой путь в 1943 году. За два года войны он совершил 125 боевых вылетов на штурмовике Ил-2 в составе 8-й Воздушной Армии.

Особо отличился 26 августа 1944 года, когда уничтожил 15 цистерн с горючим и 10 железнодорожных вагонов врага на станции Волковец. В сентябре того же года нанес еще один серьезный удар, ликвидировав 3 автомашины, 4 повозки, 1 самоходное орудие и 30 солдат противника.

Капитан Брюханов погиб при выполнении боевого задания в Чехословакии 4 мая 1945 года, разминувшись с Победой на считанные дни. Награжден орденом Красного Знамени.