Сергей Ролдугин родился в 1951 году на Сахалине. Профессиональное образование получил в Рижской специальной музыкальной школе, Ленинградской государственной консерватории имени Н. А. Римского-Корсакова (1975, диплом с отличием) в классе профессора Анатолия Никитина, затем у него же в ассистентуре-стажировке вуза (1978). В 1980 году завоевал III премию на Международном конкурсе «Пражская весна».
Еще студентом был принят в Заслуженный коллектив Республики Академический симфонический оркестр Ленинградской филармонии под руководством Евгения Мравинского, проработал в коллективе 10 лет (1974–1984). В 1984–2003 гг. был концертмейстером группы виолончелей Симфонического оркестра Мариинского театра.
Как солист выступает в России и странах Европы. Сотрудничает с оркестрами Московской, Санкт-Петербургской, Новосибирской и Самарской филармоний, Госоркестром России имени Е. Ф. Светланова, оркестром Капеллы Санкт-Петербурга. Принимает участие в музыкальных фестивалях в России, Германии, Швейцарии, Италии, Франции, Великобритании, Финляндии, Норвегии, Чехии, Словакии, Японии.
Выступал с оркестрами под управлением Арвида Янсонса, Саулюса Сондецкиса, Юрия Темирканова, Валерия Гергиева, Мариса Янсонса, Юрия Симонова, Александра Лазарева, Мартина Браббинса, Гинтараса Ринкявичюса и многих других известных дирижеров.
C 2004 года выступает как дирижер с ведущими коллективами России и зарубежья. Приглашенный дирижер Мариинского театра.
Профессор Санкт-Петербургской консерватории (в 2003–2004 гг. занимал пост ректора). Ежегодно проводит мастер-классы в России, европейских странах, Южной Корее и Японии. Принимает участие в работе жюри национальных и международных конкурсов.
С 2006 года – художественный руководитель созданного по его инициативе Санкт-Петербургского Дома музыки, деятельность которого включает подготовку к международным конкурсам и обширную концертную практику молодых российских солистов. Инициатор реставрации дворца великого князя Алексея Александровича, где проводятся мастер-классы и камерные концерты молодежных проектов Санкт-Петербургского Дома музыки.
С 2015 года – учредитель и председатель правления фонда «Талант и успех» (образовательный центр «Сириус» в Сочи).
Удостоен почетного звания «Народный артист России», орденовПочета и Александра Невского,«За заслуги перед Отечеством» IV степени, казахского ордена «Достык» (ордена Дружбы) ІІ степени.
Имеет записи на радио и телевидении, а также на дисках, выпущенных фирмой «Мелодия».
