Sergej Baranov inizia a giocare a pallavolo all'età di 17 anni nella squadra dell'Istituto Pedagogico di Černihiv; durante i campionati giovanili disputati a Charkiv viene notato dagli scout del Volejbol'nyj klub Belogor'e, che lo tessera a partire dalla stagione 2000-01. Nei nove anni trascorsi nel club di Belgorod ottiene per tre volte il titolo di campione di Russia e vince due coppe nazionali, mentre in ambito europeo conquista per due volte la Champions League, oltre a una Coppa CEV; dal 2006-07 diventa capitano della squadra. Nel periodo che va dal 2003 al 2006 riceve diverse convocazioni dalla nazionale della Russia, partecipando a diverse competizioni internazionali: vince la medaglia di bronzo ai Giochi Olimpici di Atene 2004, un bronzo e un argento nei campionati europei del 2003 e del 2005, oltre al terzo posto nella World League 2006; prende parte anche a due edizioni dell'European League, conquistando una medaglia d'oro e una d'argento.