Sergueï commence à patiner à cinq ans. À l'âge de , il fait équipe avec Ekaterina Gordeeva, qui est âgée de . Le couple gagne le championnat du monde junior en 1985 à Colorado Springs, aux États-Unis. En 1986, ils remportent leur premier titre mondial de niveau senior. Ils conservent le titre mondial en 1987. Ils décrochent l'or aux Jeux olympiques de Calgary en 1988. Aux championnats du monde de 1988 de Budapest, une chute pendant le programme long leur coûte le titre mondial et ils terminent deuxièmes. En 1989, à Paris, et en 1990, à Halifax, ils gagnent leurs troisième et quatrième titres de champions du monde.