Еще учась в школе, Сергей Дорогов стал посещать занятия в народном театре «Современник», организованном в городе Рудном при местном Доме Культуры. После окончания школы, твердо определившись с выбором профессии, Сергей отправился в Свердловск поступать в театральное училище. Там, однако, Сергей Дорогов не прошел отбор, так как его посчитали «испорченным самодеятельностью». После армии Дорогов поехал в Москву, где пытался поступить сразу в несколько вузов, но вновь неудачно.
Оставшись жить в Москве, Сергей Дорогов недолго работал в народном театре ДК ЗИЛ. Там же он познакомился с Александром Жигалкиным, будущим режиссером «6 кадров». Вскоре Сергей Дорогов отправился в Воронеж, где поступил в Воронежский Государственный институт искусств на курс Н. Дубенского. Получив в 1987 году диплом актера театра и кино, Сергей уже через год вошел в состав труппы Воронежского молодежного театра.
В 1990 году, когда в Воронеж с гастролями приехал Константин Райкин и театр «Сатирикон», Сергей Дорогов вместе со своим другом, актером Федором Добронравовым, решил встретиться с руководителем. В итоге оба были приглашены в Москву, где стали актерами театра «Сатирикон». Здесь Сергей был задействован в таких спектаклях, как «Сирано де Бержерак», «Гамлет», «Мнимый больной» и «Экстремадурские убийцы». В 2005 году он перешел в Театр Сатиры.
На телевидении актер впервые появился в 1995 году, сыграв жандарма в сериале «Петербургские тайны». В 2000-х годах стал активно сниматься в сериалах, появившись в «Марше Турецкого», «Возвращении Мухтара», «Слепом», «Ворониных».
В 2005 году Сергей Дорогов, к тому времени уже заслуженный артист России, получил предложение от Александра Жигалкина принять участие в кастинге для юмористического шоу «Дорогая передача» на канале Рен-ТВ. В течение года актер с успехом снимался в этой программе, ставшей одним из первых скетч-шоу на российском телевидении, а затем проект перешел на канал СТС под названием «6 кадров».
