Окончил Ленинградский государственный институт театра, музыки и кинематографии (ЛГИТМиК), ныне Санкт-Петербургская государственная академия театрального искусства (СПбГАТИ), факультет сценографии и театральной технологии, специализация — художник по свету. Работая в различных ленинградских театрах, оформил в качестве художника по свету такие спектакли, как «Дело» по пьесе А.В. Сухово-Кобылина (режиссер — Владимир Воробьёв, художник — Эдуард Кочергин, Театр Музыкальной комедии, 1977 год); «Призраки» по пьесе Э. де Филиппо (режиссёр — Темур Чхеидзе, художник — Георгий Месхишвили, БДТ им. Г. Товстоногова, 1993 год).
В 1984 году был приглашён в Мариинский театр. За более чем 25 лет творческой работы в театре, оформил множество спектаклей, среди которых оперы — «Пиковая дама» Петра Чайковского (режиссёр-постановщик — Юрий Темирканов, художник-постановщик — Игорь Иванов, 1984 год); «Дон Жуан» Вольфганга Амадея Моцарта (режиссёр-постановщик — Юрий Александров, художник — Евгений Лысик, 1987 год); «Любовь к трём апельсинам» Сергея Прокофьева (режиссёр — Александр Петров, художник — Вячеслав Окунев, 1991 год); «Кащей Бессмертный» Николая Римского-Корсакова (режиссёр — Иркин Габитов, художник — Вячеслав Окунев, 1993 год); «Саломея» Рихарда Штрауса (режиссёр — Джулия Теймор, художники — Георгий Цыпин и Георгий Месхишвили, 1995 год); «Кармен» Жоржа Бизе (режиссёр — Эрик Виже, художник — Георгий Месхишвили, 1996 год); балеты — «Витязь в тигровой шкуре» Алексея Мачавариани (балетмейстер-постановщик — Олег Виноградов, художник — Тимур Мурванидзе, 1985 год); «Свадебка» Игоря Стравинского (хореография Брониславы Нижинской, балетмейстер-постановщик — Хоуард Сайетт, 2003 год), «Весна священная» Игоря Стравинского (хореография Вацлава Нижинского, реконструкция хореографии и постановка Миллисент Ходсон, реконструкция декораций, костюмов и авторский надзор — Кеннет Арчер, 2004 год), «Сон в летнюю ночь» на музыку Феликса Мендельсона (хореография Джорджа Баланчина, балетмейстер-репетитор — Сандра Дженнигс, художник — Луиза Спинателли, 2012 год).
Сергей Лукин принимал участие в проекте Благотворительного фонда имени Мариса Лиепы (Москва) «Русские сезоны ХХI век», благодаря этому проекту были восстановлены балеты Михаила Фокина «Жар-птица», «Шехеразада» и «Петрушка».
Для Академии Русского балета им. А.Я. Вагановой Сергей Лукин в качестве художника по свету оформил такие спектакли, как «Фея кукол» и «Класс-концерт» (хореография Константина Сергеева).
