Сергей Мухин родился 16 июня 1976 года в городе Санкт-Петербург. Сергей признается, что Питер был и остается его любимым городом, в котором каждый дом, каждый квартал вызывает теплые воспоминания о детстве.

Его детство было таким же, как у сотен советских школьников: пионерские собрания, занятия в кружках, торжественные линейки, отдых в пионерском лагере. Сергей занимался в драмкружке и обожал театр. В 12 лет он уже был звездой любительского театра, поэтому решение парня поступать в ГИТИС никого из близких не удивило.

После школы Сергей Мухин уехал поступать в Москву. Поступил, но не все в его биографии складывалось гладко. Он сменил несколько профессий: занимался музыкой, стоял у станка на заводе, пробовал силы в правоохранительных органах. В дальнейшем этот опыт пригодился ему в актерской работе. Сергей говорит, что взял пример с Джека Лондона, который сменил почти 20 профессий, а потом стал писателем.

После ГИТИСа Мухин работал в Театре Моссовета, сотрудничал с Товариществом 814 и Центром А. Казанцева и М. Рощина. Театральный бомонд заговорил о нем после роли Лехи в постановке «Пластилин» Кирилла Серебренникова. Сергей говорит, что во время работы у него было ощущение, что он все делает сам. Но именно Серебренников направил внимание актера внутрь себя.

Со спектаклем «Двенадцатая ночь», который поставил Деклан Донелан, Сергей Мухин гастролировал в Японии, Австралии, Колумбии и других странах. Актеры на сцене говорили на русском языке, а перевод шел бегущей строкой, что не помешало зрителям – спектакль произвел впечатление.

Сергей говорит, что гордится своими театральными работами, потому что в театре они точнее. Театр он называет своим домом, в котором присутствуют процесс и стабильность, а кино сравнивает с увлекательным путешествием.

Сергей дебютировал в эпизоде картины «Даже не думай» в 2003 году . Затем были съемки в сериалах «Прощальное эхо», «Обреченная стать звездой», «Проклятый рай», «Столица греха» и многих других.

Большое влияние на Мухина-актера и Мухина-человека оказал фильм Евгения Серова «Откричат журавли», в котором он исполнил главную роль. В одном из интервью актер сказал, что ему интересно было играть человека, который проживает всю жизнь, а не маленький отрезок.

Сергей Мухин категорически отказывается от участия в телешоу, сравнивая их с «фаст-фудом». Сегодня за его плечами больше 30 ролей в кино. В числе последних картин следует отметить ленты «Расплата», «Лучший друг семьи», «Сердце без замка».