Sergei Suchorutschenkow betrieb Radsport seit 1970. Er errang bei den Olympischen Sommerspielen 1980 in Moskau im olympischen Straßenrennen die Goldmedaille. Dabei setzte er sich über die Distanz von 189 Kilometern mit einer Zeit von 4:48:28 h durch und lag drei Minuten vor den zeitgleich nächstplatzierten Fahrern, dem Polen Czesław Lang auf dem zweiten Rang sowie seinem Landsmann Juri Barinow als Bronzemedaillengewinner. Mit diesem Sieg wurde er zugleich Straßenweltmeister der Amateure.