Сергей Люлин после окончания школы поступил на физический факультет Санкт-Петербургского государственного университета в 1988 году. В 1994 году он досрочно, с отличием, окончил обучение, получив академическую степень магистра физики по специальности «физика акустических и гидродинамических волновых процессов». В 1994 году поступил, а в ноябре 1997 года закончил аспирантуру ИВС РАН по специальности «физика полимеров», одновременно работая в должности старшего лаборанта. За время обучения С. Люлин удостаивался звания Соросовского студента-стипендиата и аспиранта-стипедиата. В январе 1998 года С. Люлин защитил диссертацию «Локальные конформационные свойства и ориентация макромолекул в сильных внешних полях» на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. С 1997 г. по 1999 г. он работает в должности младшего научного сотрудника, с 1999 г. по 2006 г. — в должности научного сотрудника, с 2006 г. по 2011 г. — в должности старшего научного сотрудника, с 2011 г. по 2013 г. — в должности ведущего научного сотрудника ИВС РАН. В ноябре 2013г. С.В. Люлин избирается на должность заведующего лабораторией теории и моделирования полимерных систем ИВС РАН, которую возглавляет в настоящее время. С 1 февраля 2015 г. С.В. Люлин назначен заместителем директора по научной работе; 9 июня 2015 г. назначен на должность Врио директора, 24 февраля 2016 г. — на должность директора ИВС РАН. Область научных интересов С.В. Люлина включает аналитические исследования структуры полимеров во внешних полях, компьютерное моделирование методами молекулярной и броуновской динамики структуры и подвижности сверхразветвленных полимеров и их полиэлектролитных комплексов, изучение инверсии заряда в таких системах, а также расплавов термостойких полимеров и композитов на их основе. С.В. Люлиным опубликовано более 40 статей в ведущих международных журналах. В 2002 году Сергей Люлин был удостоен премии Президиума РАН для выдающихся молодых ученых. За время работы в ИВС РАН научные исследования С.В.Люлина были отмечены премиями и грантами Правительства Санкт-Петербурга, Фонда поддержки отечественной науки, Фонда Сороса, РФФИ, ИНТАС, голландского фонда NWO, Европейского научного фонда, Греческого секретариата научных исследований, Финской Академии наук и др. Он установил тесные научные связи с ведущими международными полимерными центрами. С 2011 года С.В. Люлин преподает разработанный курс лекций «Компьютерное моделирование полимерных нанокомпозитов» для 1 курса магистратуры физического факультета СПбГУ. Он возглавляет научно-образовательный центр ИВС РАН при участии МГУ и СПбГУ «Компьютерное моделирование наносистем в науке о материалах и биологии».