Родился 29 декабря 1952 г. в Москве.

В 1974 г. окончил актерский факультет Театрального училища им. Б. В. Щукина (ныне Театральный институт им. Бориса Щукина при Государственном академическом театре им. Евгения Вахтангова). Выпускник курса педагога Веры Львовой.

Работа в театре
В 1974-1994 гг. Сергей Проханов служил в Московском государственном академическом театре им. Моссовета. Был задействован в постановках: "Миллион за улыбку" по пьесе Анатолия Софронова, "Последняя жертва" по произведению Александра Островского, "Глазами клоуна" по роману Генриха Бёлля, "Сашка" по произведению Вячеслава Кондратьева, "Пять углов" по пьесе Сергея Коковкина, "Егор Булычов и другие" по произведению Максима Горького, "Фабричная девчонка" по пьесе Александра Володина.
В конце 1980-х гг. Сергей Проханов регулярно выступал с чтением прозы и поэзии в различных концертных программах. Тогда же создал при Театре им. Моссовета кооператив "Маскарад", занимавшийся прокатом спектаклей. Этот кооператив подготовил к премьере спектакль "Иисус Христос - суперзвезда" по мотивам рок-оперы Эндрю Ллойда Уэббера и Тима Райса. Он был поставлен в 1990 г. Павлом Хомским и Сергеем Прохановым, который также исполнил роль царя Ирода.
В 1992 г. на основе кооператива "Маскарад" Проханов организовал театр-студию "Луна", где поставил спектакли "Уникальный голос" (1992) и "Византия" по пьесе Николая Гумилева "Отравленная туника" (1993). Сценическое пространство находилось в подвальном помещении в Большом Козихинском переулке. В 1994 г. студия была преобразована в Московский "Театр Луны" под руководством Сергея Проханова. Впоследствии, в 2001 г., к нему был присоединен Московский театр комедии, а объединенному учреждению под художественным руководством Сергея Проханова (с 2009 г. - Государственное бюджетное учреждение культуры города Москвы "Московский театр "Театр Луны") было передано здание по адресу Малая Ордынка, д. 31, стр. 1.
В Театре Луны Сергей Проханов поставил более 20 спектаклей. В их числе: "Мечты маленького Робинзона" по пьесе Ольги Михайловой (1994), "Сны взрослого Робинзона" (1995), "Фанта-инфанта" (1996), "Я… скрываю" (2002), "Дали и испанская королева из Казани" (2013), "Казанова, или Путешествие в "Икосамерон" (2016) и др. по собственным пьесам, "Ночь нежна" по произведению Фрэнсиса Скотта Фицджеральда (1997), "Природный экстрим" по мотивам сказочной пьесы Александра Островского "Снегурочка" (2007), "Коррида, или Роман с бессонной ночью" по произведениям испанских драматургов (2008), "Шантеклер" по мотивам пьесы Эдмона Ростана (2012).
В 2022-2023 гг. Сергей Проханов был президентом Театра Луны (с осени 2023 г. - Театр на Малой Ордынке). На посту художественного руководителя его сменил народный артист РФ Евгений Герасимов.
Работа в кино
Сергей Проханов дебютировал в кино в 1970 г., исполнив эпизодическую роль в телефильме Бориса Ниренбурга "Семья как семья". Широкую известность ему принесла роль воспитателя детского сада Кеши Четвергова в комедии Владимира Грамматикова "Усатый нянь" (1977). Также актер снимался в фильмах "А пароходы гудят и уходят..." (1972, режиссер Рубен Мурадян), "Ольга Сергеевна" по повести Эдварда Радзинского "Воспоминания..." (1975, Александр Прошкин), "Молодая жена" по мотивам произведения Ирины Велембовской "За каменной стеной" (1978, Леонид Менакер), "Завтрак на траве" по мотивам рассказов Анатолия Черноусова (1979, Николай Александрович), "Корпус генерала Шубникова" по мотивам военных повестей Владимира Баскакова (1980, Дамир Вятич-Бережных), "Оставить след" (1982, Герман Лавров), "Гений" (1991, Виктор Сергеев) и др. В общей сложности исполнял роли в более чем 50 художественных кинокартинах и фильмах-спектаклях. С начала 1990-х гг. не играл в кино, сосредоточившись на театральной деятельности.
В 2007 г. Сергей Проханов снял фэнтези-фильм "Театр Луны, или Космическая дурочка 13:28".
Педагогическая деятельность
В конце 1990-х - начале 2010-х гг. Сергей Проханов преподавал на кафедре мастерства актера ГИТИСа, был руководителем мастерской.

Звания, награды
Заслуженный деятель искусств РФ (1999). Народный артист РФ (2005).

Сергей Проханов отмечен благодарностью президента РФ (2018).