Народився 9 липня 1968 року у Вінниці.
З червня 1987 року по квітень 1989 проходив строкову військову службу в рядах Збройних Сил СРСР.
У 1992 закінчив Чернівецький державний університет за кваліфікацією "викладач історії", в 2010 - Національну академію державного управління при Президентові за спеціальностями "управління суспільним розвитком" і "управління на регіональному та місцевому рівні".
Одружений. Разом з дружиною Моргуновой Наталією Володимирівною виховують доньку Вероніку.
З 1998 по 2006 працював на керівних посадах в комерційних структурах.
З серпня 1992 по вересень 1997 року працював викладачем історії та суспільствознавства в Вінницькому технікумі м'ясної та молочної промисловості.
У березні 2002 року обраний депутатом Вінницької міської ради 4-го скликання.
На виборах 26 березня 2006 року обраний депутатом 5-го скликання до Вінницької міської ради, а на 1-й сесії міської ради 5-го скликання був обраний секретарем Вінницької міської ради.
На виборах 31 жовтня 2010 року обраний депутатом 6-го скликання до Вінницької міської ради. На 1-й сесії міської ради 6-го скликання був переобраний секретарем міської ради на другий термін.
З лютого 2014 року — виконувач обов'язків Вінницького міського голови.
За результатами місцевих виборів 2015 року отримав підтримку вінничан і був обраний Вінницьким міським головою.
На виборах 25 жовтня 2020 року Сергія Моргунова переобрали міським головою. Він переміг вже у першому турі з великою перевагою, здобувши 65,93 % голосів виборців.
Кавалер ордена «За заслуги» ІІІ (5 грудня 2008), ІІ ступенів (24 серпня 2017).
Мер-інноватор 2017 — у рамках спецпроєкту «Української правди» та саміту мерів «Рейтинг українських мерів-інноваторів».
19.04.2021