Сергей Полтавский родился в 1983 году в Костроме. В 2001 году окончил Академическое музыкальное училище при Московской государственной консерватории (класс Лидии Гущиной), в 2006 году – консерваторию (класс Романа Балашова), в 2009 году – аспирантуру МГК.
Лауреат Тольяттинского международного конкурса молодых музыкантов-исполнителей на струнных инструментах (2003) и Международного конкурса альтистов Юрия Башмета в Москве (2006), где также получил специальные призы от Татьяны Друбич и Валентина Берлинского.
Принимал участие в фестивалях «Другое пространство», «Декабрьские вечера», «Возвращение», Vivacello, «Дягилевские сезоны» в Перми, фестивалях Владимира Мартынова, Софии Губайдулиной, Элисо Вирсаладзе (Курган), на о. Кюрессааре (Эстония), «Рурская триеннале» (Германия), «Дни музыки» в Херцег-Нови (Черногория), «Нови-Садское музыкальное лето» (Сербия) и других. С 2015 года под художественным руководством Сергея Полтавского в Москве проходит ежегодный фестиваль альтернативной альтовой музыки Viola is my life.
Круг интересов музыканта очень широк: от барочной музыки, исполняемой на виоль д'амур, до современных сочинений (авторства Владимира Мартынова, Дмитрия Курляндского, Павла Карманова и др.), представленных в сотрудничестве с такими коллективами, как Bang on a Can, N'caged, «Академия старинной музыки», Московский Ансамбль Современной Музыки (МАСМ), группа «4'33» Алексея Айги.
Как солист играл в сопровождении Государственного симфонического оркестра «Новая Россия», Академического симфонического оркестра Московской филармонии, Государственного академического камерного оркестра России, MusicAeterna, камерных коллективов «Времена года», «Солисты Москвы», Questa Musica.
В составе камерных ансамблей выступал с Татьяной Гринденко, Владимиром Спиваковым, Хайнцем Холлигером, Элисо Вирсаладзе, Алексеем Любимовым, Антоном Батаговым, Алексеем Гориболем, Полиной Осетинской, Максимом Рысановым, Алексеем Айги, Феликсом Рэнгли, Павлом Нерсесьяном, Юлианом Рахлиным, Аленой Баевой, Вадимом Холоденко, Еленой Ревич, Александром Ситковецким, Романом Минцем, Борисом Андриановым, Александром Бузловым, Андреем Коробейниковым, Валентином Урюпиным, Никитой Борисоглебским, Гайком Казазяном, Александром Тростянским, Александром Раммом, Айленом Притчиным и др.
В 2017 году фирмой «Мелодия» был выпущен диск «Низкие струнные», записанный Сергеем Полтавским в ансамбле с Евгением Румянцевым (виолончель) и Григорием Кротенко (контрабас). С 2018 года – преподаватель Московской консерватории. В 2018 году был назван национальной газетой «Музыкальное обозрение» «Музыкантом года».
