Сергей Коротаев родился 10 февраля 1980 года в Ленинграде, ныне Санкт-Петербург. Будущий режиссёр рос в обычной семье, и поначалу ни о каком кинематографе не мечтал. По окончании школы Сергей направился продолжать обучение в Санкт-Петербургский государственный университет, на факультет технической кибернетики. Ещё в процессе учебы, во многом по воле случая, Коротаеву подвернулась возможность поработать на телевидении в качестве автора и режиссера программ. В период с 2000-го по 2004-й годы он поработал на каналах «Россия», «5 канал», «НТВ» и «СТО». Приобретя интересный опыт, Сергей понял, что ошибся с выбором специальности, и пошел получать второе высшее образование, на этот раз в Санкт-Петербургскую государственную академию театрального искусства. Он выпускался на кафедре режиссуры кино и телевидения, при этом не переставал трудиться на телевидении. Поработав автором программ, Коротаев в плодотворно трудился в петербургском филиале «Первого канала», пока в 2007 году не перебрался в компанию «Киностудия Амедиа». Под эгидой этой организации он начал свою режиссёрскую карьеру.
Первым сериалом, к которому Сергей приложил руку как постановщик, стала мелодрама «Спальный район» (2010), посвященной неожиданным проблемам обычных людей. За первой мелодрамой последовала и вторая – «Сердце Марии» (2011), над которой Коротаев трудился вместе с коллегами Артемом Насыбулиным и Александром Коручековым. В составе бригады режиссеров Сергей также поработал над сериалами «Мужчина во мне» и «Ворогайт». Приобретя необходимый опыт, над следующим проектом – криминальным детективом «Хмуров» (2012) – он трудился уже самостоятельно. Этот сериал стал одним из многочисленных фильмов канала НТВ на розыскную тематику. Крупный успех и первая громкая слава пришла к Коротаеву после выхода криминальной драмы «Ловушка» (2013). Зрелищный сериал с прекрасной актёрской игрой Ивана Оганесяна и Сергея Газарова заслужил славу российского «Крёстного отца». У Сергея появилась возможность полностью сосредоточиться на режиссуре, чем он с удовольствием воспользовался. Следующей его профессиональной удачей стала спортивная драма на тему биатлона «Выстрел» (2015). В главной роли этого сериала блистал Юра Борисов.
На хваткого постановщика с оригинальным творческим подходом обратили внимание продюсеры популярного детективного цикла «Мосгаз». Шестую часть этого сериала с подзаголовком «Формула мести» (2019) режиссировал именно Коротаев. Он же занимался и следующим сезоном под названием «Катран» (2020). Жанр криминального детектива стал для Сергея самым востребованным, но не менее удачно он потрудился с военной драмой «Через прицел» (2022), посвященной истории противостояния советских снайперов и немецкого, происходившей в разгар Великой Отечественной войны. Годом позже, Коротаев в тандеме с Марией Агранович занимался постановкой фантастической драмы «Сансара». Этот проект вызвал немалый ажиотаж, однако грандиозной народной любви снискать не сумел. Сериал критиковали за вторичность сюжета и массу нелогичных моментов. Дело не спасли даже талантливые актёрские работы Павла Деревянко и Кристины Асмус. Более успешной оказалась судьба кримианльной драмы «Горький 53» (2024) – очередного продюсерского проекта онлайн-кинотеатра Иви о трагических событиях в СССР 1953 года.
В настоящее время Сергей Коротаев продолжает работать штатным режиссёром-постановщиком компании «Мосфильм».
