Se formó en la Escuela Superior de Hostelería y Turismo de Madrid. Posteriormente se trasladó a Francia para completar sus estudios en la Escuela de Hostelería de Tours.

Ha participado en numerosas demostraciones, ferias y jornadas gastronómicas en ciudades de todo el mundo como Praga, Varsovia, Zurich o Tokio. También ha impartido conferencias sobre cocina molecular en la Universidad de Johannesburgo y Pretoria con motivo del congreso gastronómico Infochef 2008.

Además, ha formado parte de numerosos jurados en importantes concursos gastronómicos. En 2006 pasó a trabajar para Televisión Española en La 1 como cocinero en el programa Saber Vivir, donde realizó más de dos mil programas. En 2009 fue escogido para trabajar como cocinero en otro programa de La 1 de TVE, La mañana de La 1 junto a su presentadora Mariló Montero y la nutricionista Ana Bellón, en la sección Saber Cocinar, hasta 2014. También presentó en La 2 su propio programa de cocina llamado Cocina con Sergio, desde 2012 hasta 2015.

En agosto de 2020 forma parte del reto del programa Supera esto! junto con otros 7 conocidos de Canal Cocina.

En 2015 fue galardonado con el premio al “Mejor Cocinero 2015”. También ha sido colaborador desde 2016 del programa España Directo en La 1.

Sergio Fernández ha escrito artículos en diversas revistas y es autor de diversos libros de cocina:

– La cocina de Saber Vivir (2006).
– La cocina de Saber Vivir. Para comer de manera sana (2006).
– Los trucos de cocina de Sergio (2008).
– Las mejores recetas de Saber Vivir (2011) · Saber Cocinar en días de fiesta(2011), junto a Mariló Montero.
– Saber Cocinar: Recetas y trucos de La mañana de la 1 (2011).
– Saber Cocinar postres (2012).
– Saber Cocinar. Platos 10 en 10 minutos (2012).
– Cocina con Sergio. Cupcakes (2013).
– Receta a receta (2018).

Además, ejerce como profesor de cocina y es Director del Aula de Cocina Española, Asesor sobre Alimentos de España en la Escuela de Gastronomía de Moscú y Jefe de cocina y de I+D en una empresa dedicada a crear una línea de platos preparados de calidad. Desde 2021 es el profesor de cocina de la serie Escuela Canal Cocina. Actualmente es el protagonista de la serie Cocinamos Contigo en Canal Cocina.