Сергей Дубов окончил Московскую государственную консерваторию (классы профессоров Михаила Тэриана и Юрия Башмета). Работал в Московском государственном академическом симфоническом оркестре. В Российском национальном оркестре играет с момента образования коллектива (1990). С 2003 года – концертмейстер группы альтов. Играет в Струнном квартете РНО. Принимает участие в благотворительной программе «Солисты РНО – детям и юношеству».
Выступал в ансамблях с Михаилом Плетнёвым, Денисом Мацуевым, Тиграном Алихановым, Алексеем Гориболем, Юрием Башметом, Александром Рудиным, Валентином Фейгиным, Валерием Поповым, артистами Российского национального оркестра. Участвовал в фестивалях «Декабрьские вечера С. Рихтера» и «Московская осень», фестивалях в Бостоне, Токио, Амстердаме, Варшаве, Инсбруке. Сотрудничал с Союзом композиторов России, Московским Ансамблем Современной Музыки, принимал участие в премьерах ряда сочинений российских и зарубежных авторов, записи дисков. Заслуженный артист России.