У футбол почав грати в ДЮСШ міста Орджонікідзе. Перші тренери — Валерій Кулицький і Геннадій Сєвєров[1].
У лютому 1993 року тренер Микола Федоренко, будучи сам родом з Орджонікідзе, запросив Лавриненка та Євгена Римшина з ДЮСШ свою команду — кіровоградську «Зірку-НІБАС»[1]. У квітні того ж року Сергій дебютував у другій лізі, а вже в листопаді, разом з Федоренком, відправився у «Сіріус» (Жовті Води). Відігравши в цій команді три матчі, Лавриненко знову повернувся в «Зірку», яку очолив Олександр Іщенко[1]. Під керівництвом цього тренера кіровоградська команда за два сезони прорвалася з Другої ліги у Вищу і потім міцно закріпилася в ній. Дебют Лавриненко у вищому дивізіоні відбувся 25 липня1995 року в грі проти столичного ЦСКА. Всього ж у «вишці» за кіровоградців Сергій зіграв понад 100 матчів[1].
Із 2000 по 2003 роки виступав у вищій лізі в складі запорізького «Металурга». Коли команду очолював Мирон Маркевич, Лавриненко регулярно виходив у стартовому складі. Після відставки Мирона Богдановича Сергій більше грав у дублі та в оренді за «Миколаїв».
У 2004 році повернувся в «Зірку», де у 29 років завершив ігрову кар'єру через травми.
Після закінчення ігрової кар'єри Сергій Дмитрович вирішив зайнятися приватним підприємництвом, але незабаром зрозумів, що це не його. Трохи погравши на аматорському рівні за знаменський «Локомотив», він із 1 вересня2009 року розпочав працювати тренером у кіровоградській футбольній школі «Спартак-2002», де тренував юнаків 1998 року народження[3].
З 1 липня2010 року працював тренером, а потім і завучем школи «Зірка-Спартак».
У 2011 році очолив кіровоградську ДЮСШ № 2, паралельно працюючи в Академії ФК «Зірка»[4].
З 18 жовтня2014 року працював тренером кіровоградської «Зірки», а 12 листопада2014 року призначений виконувачем обов'язків головного тренера «Зірки»[5]. У жовтні 2015 року отримав тренерський диплом УЄФА категорії «А» й 1 листопада став головним тренером клубу. Під керівництвом Лавриненко у 2016 році кіровоградська команда стала чемпіоном Першої ліги і здобула право виступати у Прем'єр-лізі України, а Лавриненко ввійшов в історію команди як людина, яка виводила «Зірку» у Вищу лігу (Прем'єр-лігу) і як футболіст, і як головний тренер.
31 серпня 2016 року офіційно очолив «Інгулець» з Першої ліги[6]. 2019 року «Інгулець» з Лавриненком сенсаційно дістався фіналу Кубка України, де поступився «Шахтарю», тим не менш зумів встановити досягнення, ставши першим тренером в історії українського футболу, який вийшов у фінал кубка України з другого за рангом дивізіону країни[7]. Наступного року Лавриненко посів з «Інгульцем» 3 місце у чемпіонаті і допоміг команді вперше в історії вийти до Прем'єр-ліги[8]. За підсумками дебютного сезону в еліті підопічні Лавриненка стали 12-ми та зберегли прописку у вищому дивізіоні, а після першої половини наступного сезону, який не було завершено через російське вторгнення, команда посідала 14 місце серед 16 команд.
Свій третій сезон в українській еліті підопічні Сергія Лавриненка розпочали невдало, на старті сезону видавши 9-матчеву безвиграшну серію, перервати яку вдалося лише 8 листопада сенсаційною перемогою над «Зорею» (1:0). Проте вже наступного туру петрівці програли «Металісту 1925» (1:2) і опустились на останню, 16-у, сходинку у турнірній таблиці[9]. В результаті 13 листопада 2022 року Лавриненко був звільнений з посади головного тренера Інгульця[10]. Всього від часу дебюту «Інгульця» в УПЛ Лавриненко керував діями своїх підопічних у всіх 53-х матчах, у яких здобув 9 перемог, 19 нічиїх та 25 разів поступився.
16 червня 2023 року підписав трирічний контракт з рівненським «Вересом». До кінця року під його керівництвом клуб провів 18 офіційних матчів (16 в УПЛ і 2 у Кубку України). Команда здобула 3 перемоги (2 у чемпіонаті і 1 у Кубку), 6 разів зіграла унічию і програла 9 матчів (8 у чемпіонаті і 1 у Кубку). Різниця м’ячів: 18-30 (у чемпіонаті: 15-26, у Кубку України: 3-4). По завершенні осінньої частини, 12 грудня Лавриненко був звільнений з посади, коли команда посідала передостаннє 15 місце[11].