Родился 27 июня 1956 года в г. Краснодаре, в семье военнослужащего. В 1963 году Сергей пошел в школу. В старших классах он решил идти по стопам отца - военного летчика - фронтовика, который, как рассказали товарищи Сергея, воевал с первого дня до победы и не имел ни одного ранения.
В школе Сергей учился хорошо, увлекался спортом. В 1973 году, оканчивая 10 класс, Сергей принял решение стать военным летчиком и поступать в Тамбовское высшее военное авиационное училище летчиков. После успешной сдачи экзаменов его зачислили в училище. Учился курсант Полухин хорошо, особое внимание уделял изучению специальных предметов: аэродинамики, конструкции летательных аппаратов. А когда он впервые поднялся в небо на учебном реактивном Л-29, то окончательно понял, что не ошибся в выборе профессии. Он серьезно занялся спортом и сам подобрал для себя комплекс специальных физических упражнений. После успешного окончания училища в 1977 году ему присваивают офицерское звание «лейтенант» и направляют на должность помощника командира корабля Ту-16 гвардейского тяжелого бомбардировочного авиационного полка дальней авиации, дислоцировавшегося на Дальнем Востоке.
Служба у молодого летчика лейтенанта С.Полухина с первых дней складывалась успешно. Он быстро завоевал авторитет у командования и в коллективе и уже через два года был подготовлен до уровня командира корабля. В начале ноября ему было присвоено воинское звание «старший лейтенант», а 29 ноября 1979 года командование направляет молодого перспективного летчика для подготовки на должность командира корабля Ту-16 в Рязань, в Центр боевой подготовки и переучивания летного состава. После окончания обучения старшего лейтенанта С.Полухина назначают командиром корабля Ту-16 и переводят для дальнейшего прохождения на новое место службы. Через два года, в 1981 году, капитана Полухина переводят в Барановичи, в прославленный гвардейский авиационный полк на должность командира сверхзвукового дальнего бомбардировщика Ту-22. В полку он за короткий срок переучивается на новый самолет. Продолжает много летать. В 1982 году он успешно сдает экзамены и получает классную квалификацию «военный летчик 2 класса». А менее чем через год, в марте 1983 'года, - «военный летчик 1 класса»! Это весьма показательно, потому что летчики, как правило, проходят эту дистанцию минимум за два года.
Как писал в июне 1991 года в «Красной звезде» летчик - испытатель НИИ ВВС полковник В.Павлов: «Сергей - испытатель по призванию. Его однокашник рассказывал, что еще в училище, а потом на Дальнем Востоке, где они служили, мысль об этой работе не покидала его ни на минуту».
В начале 1983 года капитан Полухин подает рапорт с просьбой направить его для сдачи вступительных экзаменов в Ахтубинск, в Центр подготовки летчиков- испытателей. Летом этого же года он блестяще сдает экзамены - теоретический и летный и становится слушателем Центра.
После окончания обучения капитана С.А. Полухина назначают на должность летчика - испытателя авиационной испытательной эскадрильи службы летных испытаний бомбардировочной авиации войсковой части 18374. С присущим ему энтузиазмом Сергей Анатольевич берется за освоение тонкостей летной испытательной работы, успешно проходит этап становления. Об одном из эпизодов его испытательной работы писал В.Павлов: «...Помню, заснеженной выдалась зима 1987 года. После снегопада - оттепель, потом мороз. И стала наша взлетно - посадочная полоса катком. План испытательных работ большой, а сроки поджимали. В это время к нам в НИИ пришел самолет с новым оборудованием. Командир доверил Сергею начать испытания. И пошел Сергей Полухин, как положено в авиации, от простого к сложному. Сначала сделал пробежку. Потом взлет, открутил задание на «отлично», посадил самолет на очищенную ото льда полосу, ширина которой не превышала 40 метров. Так летал летчик-испытатель С. Полухин». 1990 году он – летчик - испытатель 2 класса, подготовлен до уровня первого, общий налет - почти 2200 часов. За время летной работы успел освоить 30 типов самолетов, среди которых Ту-16, Ту-22, Ту-22М, Ту-95, Ту-134, Су-24, Ил-86 и их модификации.
Сергей женился после окончания училища. В 1979 году в молодой семье рождается дочь Ксения, а еще через год - сын Сергей. Без преувеличения можно сказать, что на отдыхе он был душой компании. Он увлекался водными видами спорта: одним из первых освоил виндсерфинг, любил кататься на моторной лодке, ходил на катамаране под парусом, мечтал с женой Татьяной и детьми под белым парусом дойти до Астрахани.
В конце мая 1990 он в экипаже со штурманом - испытателем Владимиром Кетовым участвовал в испытаниях по доводке системы автоматического управления самолета Су-24МП в горной местности - на аэродроме Капетнари. Испытания были практически завершены. 31 мая после получения разрешения на взлет самолет оторвался от полосы. На 8 секунде полета и высоте 30-50 метров самолет неожиданно для экипажа стал резко крениться влево и опускать нос. Летчику удалось уменьшить крен со 160-170 до 80-90 градусов. Экипаж предпринял попытку катапультирования, но, борясь за машину, они потеряли драгоценное время для собственного спасения... Комиссия, расследовавшая происшествие, не установила истинную причину катастрофы, так как записи бортового самописца были уничтожены во время удара самолета о землю.
Похоронен Полухин Сергей Анатольевич на кладбище в Подмосковном Переделкино.
Полковник Олег Мутовин Подполковник Александр Бакунов