По окончании училища проходил службу в составе Ограниченного контингента советских войск в Афганистане, затем занимал должности командира мотострелкового взвода, командира мотострелкового роты во 2-й гвардейской мотострелковой дивизии. В 1989 году отличился на учениях, отогнав пылающую огнём и снаряжённую боекомплектом БМП от массового скопления военнослужащих.

В августе 1991 года в звании капитана исполнял обязанности командира мотострелкового батальона 2-й гвардейской мотострелковой дивизии. Батальон в составе 20-ти БМП-1 и одного БРДМ-2 был по приказу ГКЧП отправлен для выставления комендантских постов на Садовом кольце. Во время инцидента в тоннеле на Садовом кольце погибли трое молодых людей: Дмитрий Комарь (раздавлен гусеницами при маневрировании БМП), Илья Кричевский и Владимир Усов (застрелены). После поражения ГКЧП Суровикин был арестован, около 7-ми месяцев находился под следствием. В результате обвинения были сняты, так как он выполнял приказы руководства. Более того, Суровикин был не просто освобождён, а повышен в звании по личному приказу Президента России Бориса Ельцина. Разобравшись в действиях капитана Суровикина, Ельцин прямо сказал «… а майора Суровикина немедленно освободить». Тем самым давая понять, что повышает его в звании за образцовое выполнение воинского долга.

Во время учёбы в Военной академии имени М. В. Фрунзе в сентябре 1995 года был признан военным судом Московского гарнизона виновным в пособничестве в приобретении и сбыте, а также ношении огнестрельного оружия и боеприпасов без соответствующего разрешения (ст. 17, ч. 1 ст. 218 УК РСФСР). Его приговорили к одному году лишения свободы условно, однако «Когда следствие разобралось, что офицера подставили, обвинение сняли и судимость погасили» (заместитель руководителя Военно-следственного управления по Южному федерального округу Сергей Сыпачев). Однако противники Суровикина пытались спекулировать темой судимости за продажу оружия, несмотря на то, что она была погашена. Тогда Суровикин обратился в суд и добился отмены даже того решения, которое в отношении него было. Таким образом, Суровикин был полностью реабилитирован.

В 1995 году с отличием окончил Военную академию имени М. В. Фрунзе. После академии служил в Таджикистане командиром мотострелкового батальона, затем начальником штаба 92-го мотострелкового полка, начальником штаба и командиром 149-го гвардейского мотострелкового полка, начальником штаба 201-й мотострелковой Гатчинской дивизии.

В 2002 году окончил с отличием Военную академию Генерального штаба Вооружённых сил Российской Федерации.

С 2002 по 2004 год — командир 34-й мотострелковой дивизии (Екатеринбург): с 2004 года по 2005 год — командир 42-й гвардейской мотострелковой дивизии (Чечня); в 2005—2008 годы — начальник штаба — первый заместитель командующего 20-й гвардейской общевойсковой армией (Воронеж); с апреля по ноябрь 2008 года — командующий 20-й гвардейской общевойсковой армией.

С ноября 2008 года по январь 2010 года — начальник Главного оперативного управления Генерального штаба ВС России; с января по декабрь 2010 года — начальник штаба Приволжско-Уральского военного округа (Екатеринбург); с 10 декабря 2010 года по апрель 2012 года — начальник штаба — первый заместитель командующего войсками Центрального военного округа. В 2012 году руководил рабочей группой Минобороны России по созданию военной полиции с дальнейшей перспективой назначения на пост начальника Главного управления военной полиции. По результатам работы создал кадровый корпус новой структуры и вошёл в рейтинг Самых авторитетных людей России 2012 года по версии ВЦИОМ и журнала «Русский Репортёр». С 27 октября 2012 года по октябрь 2013 года — начальник штаба — первый заместитель командующего войсками Восточного военного округа.

В октябре 2013 года назначен командующим войсками Восточного военного округа. 12 декабря 2013 года присвоено воинское звание «генерал-полковник».

С марта по декабрь 2017 года — командующий Группировкой войск Вооруженных Сил России в Сирии.

В сентябре 2017 года под руководством Суровикина была создана группа по деблокированию окружённого превосходящими силами террористов взвода военной полиции из 28 российских военнослужащих. В результате все окружённые военнослужащие были без потерь выведены из окружения, а террористы понесли большие потери. Под командованием Суровикина удалось достичь существенного перелома в борьбе с террористами и освободить свыше 95% территории Сирии, 11 декабря 2017 года была завершена активная фаза военной операции России в Сирии и начат вывод основного состава Группировки войск Вооруженных Сил России из Сирии. Как отмечают военные эксперты, именно Суровикин сумел переломить ход войны в Сирии и организовать разгром военных формирований террористов.

Указом Президента России 31 октября 2017 года генерал-полковник Сергей Суровикин назначен на должность Главнокомандующего Воздушно-космическими силами России. Является первым общевойсковым генералом, возглавившим этот вид войск, включающий военно-воздушные силы, войска противовоздушной и противоракетной обороны и космические войска. Член Коллегии Министерства обороны Российской Федерации. После нового назначения, до середины декабря 2017 года продолжал находиться в Сирии и выполнять обязанности командующего группировкой. Руководил группировкой более девяти месяцев, дольше всех остальных командующих.

28 декабря 2017 года Президент России Владимир Путин вручил генерал-полковнику Суровикину Золотую Звезду Героя Российской Федерации.

В феврале 2018 года появилась информация о том, что генерал-полковник Сергей Суровикин в марте 2018 года вновь может возглавить группировку российских вооруженных сил в Сирии. Позднее Минобороны России опровергло эти сообщения.

Женат, воспитывает двух дочерей.

Награды

Герой Российской Федерации (8 декабря 2017) — «за мужество и героизм, проявленные при выполнении воинского долга в Сирийской Арабской Республике»,
Орден Святого Георгия IV степени,
Три ордена Мужества,
Орден «За военные заслуги»,
Орден Красной Звезды,
Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» I степени,
Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени,
Медаль «За отвагу»,
Медаль «За боевые заслуги»,
Медали СССР,
Медали РФ.

Скандалы

В марте 2004 года помощник начальника отделения по воспитательной работе штаба дивизии подполковник Цибизов обвинил командира дивизии генерал-майора Суровикина в избиении по политическим мотивам. Причиной, по словам пострадавшего, послужило то что супруга Цибизова возглавляла избирательный штаб кандидата в депутаты Госдумы. Суровикин заявил журналистам что не отдавал приказ об избиении Цибизова и не участвовал в нём. По сведениям газеты «Коммерсантъ» Цибизов забрал заявление из военной прокуратуры.
В апреле 2004 года в кабинете командира дивизии генерал-майора Суровикина в присутствии его самого и заместителя командующего войсками округа застрелился заместитель командира дивизии по вооружению полковник Андрей Штакал.