Сергей Юрьевич Панов родился 30 июня 1970 года в Рязани. В этом городе начал заниматься баскетболом. Первым профессиональным клубом Панова стал "Спартак" из Санкт-Петербурга (1991 год). Сезон-1993/94 баскетболист провел в турецком "Йилдиримспоре", после чего подписал контракт с московским ЦСКА.

Панов быстро стал одним из лидеров клуба. Играя в ЦСКА, он шесть раз становился победителем чемпионата России. Перед началом сезона-2000/01 игрок ушел в пермский "Урал-Грейт". Руководители ЦСКА и болельщики клуба отнеслись к решению спортсмена негативно. Два следующих года Панов становился чемпионом России с "Урал-Грейтом", затем вернулся в ЦСКА.

Начиная с сезона-2002/03, армейцы неизменно становились победителями первенства страны. В спортивных кругах стали шутить, что чемпионат России выигрывает та команда, за которую выступает Панов. Всего баскетболист выигрывал первенство 12 раз (что стало абсолютным рекордом России).

В составе сборной Панов провел более 100 матчей. В 1994 и 1998 году он завоевал серебряные медали чемпионатов мира, в 1997 году – бронзу первенства Европы. В 2000 году участвовал в Олимпийских играх в Сиднее. Об окончании международной карьеры Панов объявил в 2005 году.

В 2003-2005 годах был капитаном ЦСКА. Главным успехом спортсмена на клубном уровне стала победа в Евролиге сезона-2005/06. Панов уже не попадал в стартовый состав, но, выходя на замену, почти всегда помогал команде заработать очки.

22 августа 2006 года Панов объявил об окончании спортивной карьеры, объяснив свое решение желанием дать проявить себя молодым игрокам. В сентябре спортсмен вошел в Совет по физической культуре и спорту при президенте России.

В начале карьеры Панов выступал на позиции третьего номера (так называемый "легкий форвард"). Его отличали поставленный бросок с любой дистанции, быстрота, умелый дриблинг и грамотные действия в защите. С годами баскетболист перешел на позицию "тяжелого форварда", несколько потеряв в подвижности, но прибавив в мощи и умении бороться под щитами. Фирменным элементом нападающего считался бросок левым "полукрюком" (редкое умение для правши).

Панов окончил Московский областной государственный институт физической культуры. Возглавляет баскетбольную школу "Пан-терра". В спортивных кругах имеет прозвище Пан.

В составе сборной провел более 100 матчей. 12-кратный чемпион России, обладатель серебряных медалей чемпионата мира 1994 и 1998 года. В 2006 году в составе ЦСКА стал победителем Евролиги.

В октябре 2008 года стал генеральным менеджером нижегородского баскетбольного клуба «Нижний Новгород».