В 1987 г. окончил минно-торпедный факультет Тихоокеанского высшего военно-морского училища им. С.О. Макарова. Также окончил Военно-Морскую академию им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова, в 2012 г. - Академию Генштаба (обе - с красным дипломом).
После училища был направлен в дислоцированную на Камчатке 173-ю бригаду ракетных кораблей Тихоокеанского флота (ТОФ). Служил на сторожевых кораблях проекта 1135 "Ретивый", "Резкий", "Разумный" в должности командира группы управления и командира минно-торпедной боевой части (БЧ-3). Затем был старшим помощником командира сторожевого корабля "Летучий".
С 1995 г. - старший помощник командира гвардейского ракетного крейсера "Червона Украина" (проект 1164, в декабре 1995 г. переименован в "Варяг"). В середине 1990-х гг. крейсер переведен с Камчатки в Приморский край и включен в состав 36-й дивизии надводных кораблей Приморской флотилии ТОФ. Сергей Липилин занимал различные командные и штабные должности в этой дивизии: был заместителем начальника штаба соединения, командиром эсминцев "Безбоязненный" и "Быстрый" (проект 956) и крейсера "Варяг", начальником штаба дивизии.
С 2008 г. - командир 36-й дивизии.
В 2009 г. назначен командиром 30-й дивизии надводных кораблей Черноморского флота.
Указом Президента РФ N1133 от 8 августа 2012 г. и приказом министра обороны РФ N1822 от 9 сентября 2012 г. назначен начальником штаба — первым заместителем командующего войсками и силами на Северо-Востоке России.
В 2014 г. руководил отрядом кораблей Тихоокеанского флота на международных российско-китайских учениях "Мирная миссия - 2014".
В октябре 2014 г. назначен командующим войсками и силами на Северо-Востоке России.
В 2018 г. стал заместителем командующего Черноморским флотом ВМФ России.
С 2021 г. - начальник штаба - первый заместитель командующего Балтийским флотом ВМФ России.
Вице-адмирал (2019).
Награжден именным огнестрельным оружием.