Пахомов Сергей Петрович родился 1 мая 1973 года в селении Генеральшино Дмитриевского района Курской области в семье учителей.
С 1979 по 1989 годы обучался в Дмитриевской средней школе №2, которую окончил с золотой медалью.
В 1989 году поступил в Курский государственный медицинский институт, который с отличием окончил в 1995 году, обучался в субординатуре по акушерству и гинекологии.
С 1995 по 1997 гг. обучался в клинической ординатуре по специальности «Акушерство и гинекология».
С 1997 по 2000 гг. обучался в аспирантуре при Курском государственном медицинском университете, в которой досрочно защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата медицинских наук на тему «Многомерный анализ вариабельности концентрации альфа-фетопротеина в сыворотке крови беременных и возможности его использования в прогнозе течения беременностей и родов» по специальности 14.00.01 «Акушерство и гинекология». Защита состоялась 23 мая 2000 года в Научном центре акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН.
После защиты диссертации принят на работу в медицинский институт Орловского государственного университета (МИ ОГУ) на кафедру акушерства и гинекологии.
С 2000 по 2006 год работал врачом-дежурантом в городском родильном доме г. Орла.
С 2004 года – доцент кафедры акушерства и гинекологии МИ ОГУ.
В 2005 году ВАК России утверждено ученое звание доцента кафедры акушерства и гинекологии.
19 сентября 2006 года защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора медицинских наук на тему «Региональные особенности репродуктивного здоровья женщин и факторы, способствующие их формированию» по специальности 14.00.01 «Акушерство и гинекология», которая состоялась в Российском университете дружбы народов. 12 января 2007 года ВАК России присвоила С.П. Пахомову ученую степень доктора медицинских наук.
С 19 апреля 2007 года избран по конкурсу на должность профессора кафедры акушерства и гинекологии МИ ОГУ.
За время работы в МИ ОГУ по совместительству преподавал анатомию человека и медицинскую генетику.
Вел практические занятия по акушерству и гинекологии у студентов 4, 5 и 6 курсов, клинических ординаторов и интернов, читал курс лекций.
За время работы занимался клинической практикой – консультации тяжелых больных, участие в обходах отделений роддома, операциях, консилиумах, клинических конференциях.
Владеет всеми необходимыми практическими навыками в области акушерства и гинекологии, а также оперативными методами пренатальной диагностики (амниоцентез, хорионбиопсия, плацентоцентез, кордоцентез).
С 2007 года присвоена высшая квалификационная категория врача.
С 1 сентября 2008 года – профессор кафедры акушерства и гинекологии медицинского факультета Белгородского государственного университета.
С 1 мая 2010 года – заведующий кафедрой акушерства и гинекологии медицинского факультета Белгородского государственного университета.
В декабре 2014 года ВАК РФ присвоено ученое звание профессора по специальности «Акушерство и гинекология».
С 1 сентября 2022 года – профессор кафедры акушерства и гинекологии Курского государственного медицинского университета Минздрава России.

Круг научных интересов – экологические аспекты репродуктивного здоровья женщин, наследственные основы некоторых видов акушерской и гинекологической патологии, применение новых технологий в медицине, разработка способов индивидуального прогнозирования осложнений беременности и родов на основе многомерных статистических и математических методов.
Постоянно ведет прием пациентов гинекологического профиля: трудные вопросы эндокринной патологии, НМЦ, бесплодие. Опубликовано более 250 печатных работ, 24 из которых учебно-методические, 4 монографии.
Под руководством С.П. Пахомова защищены 8 кандидатских и 2 докторские диссертации.

В июне 2007 года в составе коллектива авторов награжден национальной экологической премией «ЭкоМир» II степени в номинации «Экология и здоровье».
С 2015 года – член-корреспондент РАЕН.