Сергей Леонидович Доренко родился 18 октября 1959 года в Керчи Крымской области. Часто менял школу из-за переездов семьи. По окончании школы поступил в Университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, на историко-филологический факультет, который окончил в 1982 году с дипломом «преподаватель русского языка как иностранного». На третьем курсе познакомился с Мариной Федоренковой, на которой женился 1 марта 1980 года.
После окончания института жил и работал в Мозамбике, дважды заболев малярией. Занимался переводом на русский диссертации португальского ученого, исследовавшего племенное деление ангольцев и взаимоотношение племен. Закончив работу, вернулся в Москву. В мае 1984 года становится отцом, отправляется на службу в армию, в 1985 году, под конец службы, опять подхватил тропическую малярию.
С 1 апреля 1985 года пробует работать на телевидении, шесть лет отработал редактором «Службы внешних сношений», одновременно был комментатором программы «Сто двадцать минут» на центральном телевидении и корреспондентом «Телевизионной службы новостей».
15 ноября того же года снова стал отцом. С 1991 года ведущий программы «Вести», спустя год ведет вечерние новости на «Останкино».
С 1993 года становится московским корреспондентом и комментатором испанской службы новостей CNN, а также директором службы информации «Московской независимой вещательной корпорации».
В октябре 1996 года стал автором и ведущим программы «Время». В сентябре 1999 года выходит еженедельное политшоу «Программа Сергея Доренко». В ноябре этого же года Доренко – заместитель Генерального директора ОАО «ОРТ».
На протяжении четырёх лет сотрудничал с радиостанцией «Эхо Москвы». С сентября 2008 года назначен главным редактором радиостанции «Русская Служба Новостей».
В жизни Доренко много интересов и увлечений, среди которых - изучение древней культуры Китая. Не зря один из его друзей - известный китаист Бронислав Виногродский.