Сергей достаточно успешно занимался музыкой и пел. Проханов обладал звонким голосом, говорили, что он может многого достичь в пении. А ещё будущему актёру нравились точные науки. Сергей окончил физико-математическую школу. Но уже тогда на первом месте у Сергея был театр. Параллельно с учёбой в школе Проханов занимался в театральной студии.
Сергей Проханов выбрал для себя Щукинское училище и стал его студентом. Ещё в училище Сергей начал сниматься.
Впервые на киноэкране Сергей Проханов появился в 1970 году в картине «Семья как семья (Коробовы встречают Новый год)». В 1971 году вышел фильм «Ох уж эта Настя!», в котором актёр исполнил роль пионервожатого, но в титрах указан не был. В 1972 году «Волгоград-телефильм» выпустил киноленту «А пароходы гудят и уходят…» (режиссёр Рубен Мурадян), в которой актёр уже сыграл главного героя.
В 1974 году Сергей Проханов окончил Театральное училище имени Б.В. Щукина и поступил в Театр имени Моссовета. Проханов заявил о себе как о серьёзном и талантливом театральном актёре.
В тот же период с участием Сергея на экраны страны вышли фильмы «Усатый нянь», «Молодая жена» и «Трижды о любви».
В 1980-1990 годы Сергей Проханов продолжал активно сниматься в кино. Актёр сыграл главные роли в фильмах «Деревенская история», «Магистраль», «Оставить след», «Долгое эхо», «Сашка», «С луны свалился», «Коррупция».
Сергей Проханов также был ведущим детской телепередачи «Будильник».
В 1990 году Сергей Проханов принимал участие как режиссёр в создании спектакля «Иисус Христос-суперзвезда» на сцене Театра имени Моссовета, где исполнил роль царя Ирода. После этого актёр решает создать собственный театр. Сначала это коммерческий театр-студия реалистической фантастики при «Союзконцерте», а впоследствии на собственные средства Проханов открывает «Театр Луны». Театр располагался по соседству с Театром имени Моссовета, в одном из подвалов на Патриарших прудах, потом переехал в центр Москвы. Большинство пьес для спектаклей театра написаны или переработаны самим Сергеем Прохановым.
С 1999 года Сергей Проханов - руководитель курса в Российском институте театрального искусства.
С начала 1990-х годов у актёра был продолжительный перерыв в съёмках. Сергей Проханов решил окончательно расстаться с кино после того, как завершились съёмки в детективе «Привал странников», где у него была небольшая роль. Актёр считал, что кино умерло, и ему в нём делать нечего. Он полностью переключился на работу в театре.
Однако зрители видели Проханова на экранах телевизоров в качестве ведущего передачи о кино «Знай наших». Сергей планировал развивать программу, включать в неё новые интересные рубрики, думал, что со временем «Знай наших» превратится в альманах. Но на деле передача превратилась в телевикторину о кинокартинах. Хотя Проханову нравилась работа телеведущего, с телевидения он ушёл.
При театре Сергея Проханова есть киностудия «Луна-фильм».
В 2007 году режиссёр снял фильм «Театр луны, или Космическая дурочка 13.28», в котором выступил ещё и в качестве сценариста и актёра.
Старшая дочь Сергея Проханова стала художником по костюмам. Она также работает в Театре Луны.