Родился в Москве. В 2005 году окончил Российскую академию театрального искусства по специальности «Актер музыкального театра». В 2005-2007 годах обучался в Центре оперного пения Галины Вишневской, где исполнял партии в операх: Альмерик («Иоланта» П. Чайковского), Ремендадо («Кармен» Ж. Бизе), Ленский и Трике («Евгений Онегин» П. Чайковского), Лыков и Бомелий («Царская невеста» Н. Римского-Корсакова), Канио («Паяцы» Р. Леонкавалло).

В 2011 году стал финалистом Международного конкурса оперных певцов «Опералия» (Operalia; Москва, 2011 год). Принимал участие в российских и международных фестивалях, в том числе в фестивале в Сантандере (Испания), «Майских оперных вечерах» (Македония), Международном фестивале Мстислава Ростроповича (Москва), фестивале Юрия Башмета (Минск).

С 2008 года является солистом Московского театра «Новая Опера» имени Е.В. Колобова, с 2017 года — приглашённый артист. Репертуар в «Новой Опере»: Бомелий («Царская невеста» Н. Римского‑Корсакова), Ринуччо и Герардо («Джанни Скикки» Дж. Пуччини), князь Шуйский («Борис Годунов» М. Мусоргского), Айзенштайн («Летучая мышь» И. Штрауса), Бонифас («Званый ужин с итальянцами» Ж. Оффенбаха), Андрей Хованский («Хованщина» М. Мусоргского), Туридду («Сельская честь» П. Масканьи), Раду («Цыгане» Р. Леонкавалло), а также семь ролей в операх Дж. Верди («Трубадур», «Званый ужин с итальянцами», «Набукко», «Ломбардцы», «Жанна д’Арк», «Сила судьбы», «Аида»).

В 2014 году дебютировал в Мариинском театре, исполнив партию Манрико в опере «Трубадур»; в репертуаре также — Герман в «Пиковой даме».

В 2020 году дебютировал в Большом театре в партии Германа. Репертуар в Большом театре: Герман («Пиковая дама» П. Чайковского), Кавалер де Грие («Манон Леско» Дж. Пуччини).  

На мировых сценах Сергей Поляков исполнял ведущие партии тенорового репертуара. Выступал на сценах: Мариинского театра (Санкт‑Петербург), Литовского национального театра оперы и балета (Вильнюс), Театра Аалто (Эссен), Латвийской национальной оперы (Рига), Королевской оперы Валлонии (Льеж), Оперного театра Тронхейма (Норвегия), Королевской оперы (Стокгольм), Немецкой оперы (Берлин), Национального театра Мангейма, Королевского театра Ковент‑Гарден (Лондон), Театра Массимо Беллини (Катания), Национальной оперы «Эстония» (Таллин), Немецкой оперы на Рейне (Дюссельдорф), Лионской национальной оперы, Дрезденской оперы Земпера, Гамбургской государственной оперы, Большого театра России (Москва), а также в Карнеги‑холле (Нью‑Йорк).

декабрь 2025