Сергей Беляков родился 26 июня 1973 в Москве. Окончил среднюю общеобразовательную школу № 17. После школы пытался поступить в Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МИРЭА), однако на вступительных экзаменах потерпел неудачу. В результате в 1991 году был призван в армию и оставался военнослужащим до 1999 года: в 1991—1993 годах проходил службу по призыву за полярным кругом в Мурманской области в пограничных войсках (ушёл со срочной службы в звании «старшина»), в 1993—1998 годах обучался в Академии Федеральной службы безопасности по направлению «Юриспруденция» (все слушатели академии являются военнослужащими), с 1998 по 1999 год служил в пограничных органах в Карелии. Впоследствии уволился с военной службы.
В 2001—2002 годах являлся советником генеральной дирекции Международного фонда экономических и социальных реформ «Реформа». Затем перешёл на работу в ГК «Базовый элемент», где занимал должности главного специалиста департамента внешних связей, советника заместителя генерального директора, советника управления по взаимодействию с государственными и общественными организациями. В 2005 году занял должность помощника президента Российского союза промышленников и предпринимателей и одновременно являлся заместителем руководителя налогового комитета. С этого времени Сергей Беляков начал чаще выступать на публичных мероприятиях и в прессе, комментируя вопросы налогового законодательства. Участвовал в выработке ряда налоговых инициатив.
В 2008 году Сергей Беляков пришёл в Министерство экономического развития по приглашению заместителя министра Станислава Воскресенского. Министр Эльвира Набиуллина назначила Сергея Белякова на должность советника министра. В новом статусе он продолжил заниматься налоговыми вопросами, а со временем функционал расширился, охватив задачи улучшения инвестиционного имиджа и повышения инвестиционной привлекательности России. В итоге, в июле 2009 года Сергей Беляков был назначен на должность директора департамента инвестиционной политики и развития частно-государственного партнёрства. В круг обязанностей стали входить привлечение и сопровождение инвестиций, налоговое стимулирование, развитие инструментов государственно-частного партнёрства и взаимодействие с международными организациями (в частности, ЕБРР, Всемирный банк и другие). С 2010 года департамент под руководством Сергея Белякова являлся неформальным аппаратом первого заместителя председателя Правительства России Игоря Шувалова в деятельности по решению проблем инвесторов; по состоянию на август 2011 года, с начала 2010 года в Правительство РФ поступило 76 жалоб от инвесторов, из которых 52 были решены.
В августе 2012 года Сергей Беляков был назначен на должность заместителя министра экономического развития. Уже в новом статусе он продолжил курировать департамент инвестиционной политики, соответственно сохранив за собой контроль над его задачами. Кроме этого, в его непосредственное подчинение были переданы департамент экономики социального развития и приоритетных программ и департамент государственного регулирования тарифов, инфраструктурных реформ и энергоэффективности. В июне 2013 года президентом РФ Сергею Белякову присвоен чин «действительный государственный советник 2 класса».
В августе 2014 года был уволен председателем Правительства РФ с государственной службы за высказывание в Facebook. В сентябре занял должность председателя правления фонда «Петербургский международный экономический форум». Однако 31 августа 2015 года правлением фонда «Петербургский международный экономический форум» избрало на должность председателя правления Сергея Вязалова, по совместителю являвшегося гендиректором МИД России.
С июля 2018 г. — Председатель Президиума АКОРТ.
В настоящее время занимает должность Председателя правления Национальной ассоциации агентств инвестиций и развития (НААИР), Президента Ассоциации негосударственных пенсионных фондов (АНПФ).
C 12 мая 2022 года генеральный директор ООО «Озон Холдинг» (бренд Ozon).