Родился 2 сентября 1965 года в Рубцовске. Родители трудились на Алтайском тракторном заводе. Занимался спортом, был двукратным чемпионом края среди юношей по классической борьбе. После 8 класса поступил в ПТУ № 9, затем перевелся в школу рабочей молодежи. После окончания ШРМ ушел в армию, служил в погранвойсках на Камчатке. По возвращении работал на АТЗ. Затем уехал в Тюмень и далее в Ленинград. Там работал в городском ремонтно-строительном тресте № 1, в пожарной охране.
В 1993 году окончил Петербургскую государственную академию театрального искусства на Моховой, актер музыкального театра (курс В.В.Подгородинского).
С 1993 года работал в театрах Москвы и Петербурга:
- театр Калейдоскоп "Москва - Америка"
- театр "Зазеркалье"
- солист мюзикла "Чудеса Пренебрежения" (Дон Педро)
- солист мюзикла "Норд-Ост" (роль Чкалов, Николай Татаринов) реж. Иващенко, Васильев.
Актер Петербургского государственного драматического театра на Литейном.
Снимается в кино и сериалах, участвует в антрепризе, концертах, готовит собственный спектакль.
Фильмы, в которых принял участие С. Амосов: «Последний герой», «Петр Первый. Завещание», «Ленинград 46», «Коммуналка», «Надежда», «Жить сначала», «Десант есть десант», «Береговая охрана», «Пепел», «Убойная сила», «Улицы разбитых фонарей», «Литейный» и др.
В феврале 2016 г. Сергей Амосов побывал в Рубцовске и встретился с рубцовчанами в Центральной библиотеке. Встреча прошла на самой высокой ноте. Сергей произвел на всех сильное впечатление: пел, рассказывал, читал стихи, показывал фрагменты фильмов, отвечал на вопросы. В его исполнении прозвучали стихи Н.Заболоцкого и Р.Рождественского, песни из кинофильмов. Демонстрировались фрагменты из фильмов «Искупление», «Тайны следствия», «Последний герой» с комментариями актёра. Более подробно Сергей рассказал о своём участии в восстановленном после теракта мюзикле «Норд Ост».
Интервью с Сергеем Амосовым алтайской прессе: