
В 1986-1988 годах проходил срочную службу в Вооруженных Силах СССР.
В 1993 году окончил юридический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, в 1998 году — Финансовую академию при правительстве РФ. В 2006 году защитил кандидатскую диссертацию. В 2013 году защитил докторскую диссертацию.
В 2003 году создал и стал генеральным директором строительной кампании "Стройинвестинжиниринг СУ-848" (Москва). В декабре 2003 года был избран представителем от Белгородской областной Думы в Совете Федерации РФ.
С 2006 года работал преподавателем на кафедре экономики и организации строительства Московского государственного строительного университета им. Куйбышева. Был доцентом, заведующим кафедрой «Правовое регулирование».
14 мая 2015 года Сергей Попельнюхов был арестован российскими правоохранительными органами. Следственный департамент МВД предъявил Попельнюхову официальное обвинение в мошенничестве в особо крупном размере. Ему инкриминировалось хищение более 1 миллиарда рублей, которые в рамках контракта с "Рособоронэкспортом" его компания «Стройинвестинжиниринг СУ-848» получила от властей Венесуэлы для строительства заводов по производству автоматов Калашникова и патронов к ним.
27 февраля 2017 года Лефортовский районный суд Москвы признал Попельнюхова виновным в преступлении и приговорил к 7 годам колонии.