Sergey Zhukov wurde 1963 in Leningrad (heute Sankt-Petersburg) geboren. Er erwarb seinen Master-Abschluss an der Polytechnischen Hochschule Leningrad (heute Technische Universität Sankt-Petersburg) im Jahr 1986 und promovierte 1996 in experimenteller Physik am Institut für Makromolekulare Verbindungen der Russischen Akademie der Wissenschaften (IMC RAS). Von 1986 bis 1999 arbeitete er im Labor für elektrische Eigenschaften von Polymeren am IMC RAS. Während dieser Zeit untersuchte er die molekulare Beweglichkeit in Feststoffen und Lösungen von LC-Polymeren mittels Impedanzspektroskopie sowie die dielektrische Polarisation in Polymerlösungen mit spezifischen Wechselwirkungen (H-Brücken, Komplexbildung). Im Jahr 1994 erhielt er ein Stipendium des russischen Präsidenten für junge Wissenschaftler. Im Jahr 1999 zog er nach Deutschland und arbeitete zunächst als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Universität Ilmenau und später an der Technischen Universität Darmstadt. Dort verlagerte sich sein Forschungsschwerpunkt auf piezoelektrische Keramiken und Polymere.