Работал в должности начальника смены электрического цеха, старшим мастером электроцеха, начальником электроцеха, начальником производственно-технического отдела, заместителем главного инженера по эксплуатации Улан-Удэнской ТЭЦ-1. А в 1996 году с должности диспетчера центральной диспетчерской службы АО «Бурятэнерго» начал работу в сфере оперативно-диспетчерского управления, с которым неразрывно связана вся его дальнейшая профессиональная биография.

В Филиале АО «СО ЕЭС» Бурятское РДУ работает с момента его основания с 2003 года. 

При непосредственном участии Сергея Сергеевича эффективно осуществлялся комплекс мероприятий по передаче функций оперативно-диспетчерского управления энергосистемой Республики Бурятия из сетевой компании ОАО «Бурятэнерго» в ОАО «СО – ЦДУ ЕЭС». 

Внес значительный вклад в развитие взаимоотношений по организации оперативно-диспетчерского управления параллельной работы энергосистем России и центрального региона Монголии. С целью улучшения взаимодействия, с его участием была разработана Долгосрочная программа взаимного обучения персонала Филиала ОАО «СО ЕЭС» Бурятское РДУ и КОО «Национальный диспетчерский центр Монголии» на период 2010-2015 г.г.». 

В дальнейшем эта программа получила развитие в «Долгосрочной программе взаимного сотрудничества персонала филиалов ОАО «СО ЕЭС» ОДУ Сибири и Бурятское РДУ и КОО «Национальный диспетчерский центр Монголии» на период 2016-2020 гг.».

В целях совершенствования оперативно-диспетчерского управления энергосистемой Республики Бурятия Сергей Сергеевич принимал участие в разработке «Программы организационно-технических мероприятий Бурятского РДУ для приёма в прямое оперативно-диспетчерского управление транзита 220 кВ Северобайкальского участка БАМа». 

В 2006 году Дмитриеву С.С. присвоено почетное звание «Заслуженный энергетик Республики Бурятия» а в 2018 году объявлена Благодарность Министерства энергетики Российской Федерации.

В коллективе Сергей Сергеевич пользуется заслуженным уважением, его ценят как квалифицированного специалиста, наставника молодежи.