Сергей Ролдугин pодился в 1951 году. В пять лет начал заниматься игрой на фортепиано, в восемь – игрой на виолончели. В 1970 году окончил музыкальную школу в Риге, в 1975-м – Ленинградскую государственную консерваторию им. Н. А. Римского-Корсакова (класс Анатолия Никитина). Там же прошел ассистентуру-стажировку. Во время обучения начал выступать в составе Заслуженного коллектива России Академического симфонического оркестра Ленинградской филармонии. В 1984 году стал первым солистом-концертмейстером группы виолончелей Симфонического оркестра Мариинского театра. Лауреат Международного конкурса виолончелистов «Пражская весна» (III премия и бронзовая медаль, 1980).
В 2003–2004 годах был ректором Санкт-Петербургской государственной консерватории им. Н. А. Римского-Корсакова. С 2006 года – художественный руководитель созданного по его инициативе Санкт-Петербургского дома музыки. Выступает как дирижер в Москве, Петербурге, Новосибирске, а также за рубежом: в Германии, Финляндии и Японии. Приглашенный дирижер Мариинского театра. Как виолончелист дает концерты в городах России, Германии, Швейцарии, Финляндии, Италии, Великобритании, Норвегии, Чехии, Словакии. Сотрудничал с дирижерами Арвидом Янсонсом, Марисом Янсонсом, Саулюсом Сондецкисом, Юозасом Домаркасом, Александром Лазаревым, Валерием Гергиевым, Аленом Парисом, Равилем Мартыновым и Гинтарасом Ринкявичюсом.
Имеет записи на радио и телевидении. Ежегодно проводит серии мастер-классов в России, странах Европы, Южной Корее и Японии. Принимает участие в работе жюри национальных и международных конкурсов. В мае 2016 года принял участие в концерте оркестра Мариинского театра в амфитеатре сирийской Пальмиры. Среди ангажементов на сезон 2018–2019 годов – концерты в Санкт-Петербургском доме музыки, Доме журналиста в Санкт-Петербурге и Большом зале Парка науки и искусства «Сириус» в Сочи.
Народный артист России (2005). В 2011 году был награжден орденом Почета, в 2016 году – орденом Александра Невского, в 2017 году – казахским орденом «Достык» (орден Дружбы).
Информация на июнь 2019 года