Сергей Виноградов родился 16 июня 1965 года в городе Москва. В школьные годы увлекался волейболом, в 1982 году стал чемпионом столицы. Интересоваться театром стал еще в школе. В десятом классе начал заниматься в театральной студии, существовавшей при молодежном театре «На Красной Пресне», руководил которой Вячеслав Спесивцев. Поступив в МАИ, Сергей параллельно начал работать актером в «Агиттеатре МГУ», которым руководил Четверкин.

В театре актер сыграл поэта в спектакле «Ритмы Рима», Шмидта в «Почтовом романе», предводителя стариков в постановке «Играем Лисистрату». Продолжал жить искусством Сергей и в МАИ. А затем оступил в Щукинское театральное училище без экзаменов, поступив на курс Стромова и Калиновского. Одним из его учителей был Сергей Юрский. 

После окончания обучения получил приглашение в несколько театров столицы, однако выбрал «Сатирикон» под руководством Константина Райкина. Затем перешел в театр Романа Виктюка и проработал там до 1995 года и сыграл в очень многих культовых спектаклях, самый нашумевший из которых - «Служанки».

Фильмография актера включает порядка сорока работ в разноплановых лентах. Среди самых запоминающихся граф Келюс в «Графине де Монсоро», Макс в «Патриотической комедии», Майоров в «Капкане», Висленев в «На ножах», Шерстобитов в «Леснике» и многие другие. Кинодебютом стала роль лорда Артура в кинофильме по новелле Уайльда «Преступление лорда Артура», вышедшем в 1991 году.

После распада театра Виктюка актер перешел в Театр Луны. Там он прослужил 2 года, затем получил приглашение в Академический театр Моссовета, где проработал до 2013 года, а затем перешел в Рязанский драматический театр, а спустя год вернулся в Театр имени Моссовета, где трудится сейчас. Последние спектакли с участием актера - это Брюхатый в постановке Хомского «Энергичные люди», Дион в «Римской комедии» того же Хомского, Шпигельский в постановке Орлова «Месяц в деревне». Всего в копилке актера свыше 50 театральных работ

Сергей Александрович не ограничивается работой актера. Он занимается режиссурой. В период работы у Виктюка, он поставил спектакль «Коллекционер». На сегодняшний день в его копилке около тридцати работ. Сергей Виноградов делает постановки на сценах Рязанского театра драмы, Театра имени Моссовета, но чаще всего в своем собственном маленьком театре, который он назвал Театральной компанией С.Виноградова. Важными работами стали «Опасные связи», где он сыграл виконта Вальмона, новая версия «Коллекционер», «Набоков, Машенька», «Пена дней». На канале «Культура» актер выступил как автор, актер и режиссер программы «Из окна».