Профессиональный российский спортсмен, преимущественно известный по выступлениям в боях по смешанным единоборствам (ММА). Он принимал участие в турнирах, организованных Pride Fighting Championships, К-1 HERO's, DREAM. На его счету победы над Андреем Орловским, Мурило Руа, Сэмми Шилтом, Педро Риззо, Фабрицио Вердумом и Алистаром Оверимом.
С 2009 года Харитонов также проводит бои по правилам кикбоксинга, сотрудничая с K-1.
Сергей Харитонов родился 18 августа 1980 года в посёлке Плесецк Архангельской области в спортивной семье: мама Сергея была тренером по волейболу, а его отец в свое время занимался боксом, коньками и футболом. Под влиянием родителей, Сергей так же увлекся спортом. В начальной школе он занялся боксом, затем кикбоксингом и борьбой. Основные занятия Сергея армейским рукопашным боем до 1997 года проходили в близлежащем военном городке Мирный. За это время Сергей неоднократно становился чемпионом России и победителем международных турниров среди юношей. В 1997 году Харитонов поступил в Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище. Параллельно с учёбой много выступал на различных турнирах по боксу, рукопашному бою, кикбоксингу, самбо.
Пять лет был бессменным капитаном сборной ВДВ по рукопашному бою. В 2002 году, после окончания училища, принял приглашение от Владимира Погодина присоединиться к профессиональной команде по смешанным боям Russian Top Team (RTT), получив возможность тренироваться с Федором и Александром Емельяненко, что не могло не повлиять на рост Сергея в боевом плане.
Летом 2007 года после развала Russian Top Team Сергей начал выступать под знамёнами голландского клуба Golden Glory. Где он тренируется вместе со своим соотечественником Русланом Караевым, Сэмми Шилтом, Алистером Оверимом и другими известными спортсменами.
17 сентября 2007 Харитонов взял реванш у Алистера Оверима нокаутировав его в первом раунде на турнире K-1 HERO's.
Осенью 2008 года Сергей победил на Dream 6 – Middleweight Grand Prix 2008 Final бойца второго эшелона Джимми Амбрица, который заменил ранее запланированного на этот бой Майти Мо.
Следующий бой в Dream провел 5 апреля 2009 года в Японии в рамках турнира DREAM.8 против американца Джеффа Монсона. Монсон победил удушающим приемом в первом раунде. На пресс-конференции после боя Харитонов заявил, что полноценной подготовке к бою помешала простуда, а также то, что имя соперника он узнал за неделю до выхода на ринг.
Через несколько дней после поражения на К-1 и не выступая по правилам ММА больше чем 1,5 года Сергей согласился на бой против Тацуи Мидзуно, который изначально должен был драться против Жерома Ле Баннера. Японец был ветераном турниров M-1 Challenge, звёзд с неба он никогда не хватал, но шокировал бойцовский мир выиграв болевым приёмом у голландского нокаутёра Мелвина Манхофа.
Этот бой был проверкой как для него, так и для самого Мидзуно. С первой минуты было понятно, Сергей не собирается долго возиться. Бойцы по очереди наносят удары. Удары Мидзуно не достигают своей цели, в то время как Сергей периодически наносил точные удары. По всему видно что Харитонов нацелен на один точный удар, который бы завершил этот бой. Идет вторая минута, Сергей продолжает атаковать японца, Мидзуно уже просто защищается.И вот, на отметке 3:42 Мидзуно пропускает очень мощный удар с правой, теряет равновесие. Сергей не упускает шанс завершить бой досрочно и наносит точный удар коленом в голову. И завершает эту серию "контрольной" двойкой по голове уже не сопротивляющегося японца. Судья оттаскивает Сергея - гонг!
Харитонов подписал контракт со Strikeforce летом 2010 года и дебютировал 12 февраля 2011 года на турнире «Strikeforce Grand Prix». На первой стадии турнира Харитонов нокаутировал в первом раунде бывшего чемпиона UFC в тяжёлом весе — Андрея Орловского. На следующем этапе Харитонов встретится с Джошем Барнеттом.
В 2009 году Сергей решил реализовать свою давнюю мечту, а именно войти в восьмёрку сильнейших на турнирах по кикбоксингу К-1 и стать после чемпионом Гран-При этой организации. Но мечтам не так просто сбыться: Сергей в своём дебюте проиграл румыну Даниэлю Гите, который буквально расстрелял его своими "коронными" лоу-киками. А после чуть меньше года спустя Харитонов сразился против "проходного" бойца Такуми Сато, которого нокаутировал в первом раунде. Но радостные крики болельщиков о его возвращении прервал молодой и очень перспективный боец из Индии - Синх Джайдип, которому Сергей проиграл техническим нокаутом.
Далее Сергей вновь попробовал свои силы в кикбоксинге против ветерана К-1 Майти Мо на турнире United Glory 2011 в Москве. Подходя к этому бою явный аутсайдером
Сергей нокаутировал Мо в первом раунде.