Мальчик рос в семье актёра, что не могло не отразиться на его будущих профессиональных предпочтениях. Он как никто другой был в курсе всего, что происходит за кулисами, и его это завораживало. Однако, несмотря на любовь к театру, Сергей мечтал стать отнюдь не лицедеем, а врачом. В то же время он увлекался спортом и физкультурой. Сергей Плотников даже отучился два года в спортивном институте Харькова.
Но по стечению обстоятельств Плотников попал в студенческую школу-студию, что сыграло определяющую роль в его судьбе. Отец Сергея сумел разглядеть в нём настоящий актёрский талант и порекомендовал ему ехать в Москву, чтобы поступать в театральный ВУЗ. Сергей последовал совету отца и вскоре стал студентом Школы-Студии МХАТ, где обучался на курсе Калягина.
В 1990 году Сергей Юрьевич Плотников окончил Школу-Студию МХАТ и пустился в свободное творческое плавание. А в 1993 году был принят в труппу театра Александра Калягина Et cetera.
Кинокарьера Сергея Плотникова началась в 1994 году. Тогда он принял участие сразу в двух картинах: военной ленте Тимура Бекмамбетова «Пешаварский вальс» и комедии своего учителя Александра Калягина «Прохиндиада 2».
После выхода на экраны этих лент Сергей на несколько лет пропал с экранов.
Возвращение артиста состоялось лишь в 2002 году, тогда он снялся в сериале Александра Котта «Цирк». Затем он принял участие в таких многосерийных телевизионных проектах, как «Замыслил я побег...», «Две судьбы 2: Голубая кровь», «Две судьбы 2: Золотая клетка», «Кадетство», «Гонка за счастьем» и «УГРО. Простые парни».
Слава пришла к актёру после участия в телесериале Стаса Егерева и Сергея Попова «Мент в законе». Сергею Плотникову досталась роль следователя Степана Кручи. Сериал вышел на экраны в 2008 году, а спустя пару лет подоспели два его продолжения – «Мент в законе 2» и «Мент в законе 3». Кроме того, нельзя не отметить роли актёра в полнометражном эпике Никиты Михалкова «Утомлённые солнцем 2: Предстояние» и многосерийном телефильме «Исаев».
